專利名稱：電解加工裝置及電解加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電解加工裝置及電解加工方法，尤其涉及對形成在半導(dǎo)體晶片等基片表面上的導(dǎo)電性材料進(jìn)行加工，或者把附著在基片表面上的雜質(zhì)除去所使用的電解加工裝置和電解加工方法。本發(fā)明還涉及在該電解加工裝置中對作為被加工物的基片進(jìn)行保持的基片保持部。本發(fā)明還涉及具有上述電解加工裝置的基片處理裝置。
背景技術(shù)：
近幾年，用于在半導(dǎo)體晶片等基片上形成電路的布線材料，其明顯的發(fā)展動向是利用電阻率低、耐電遷移性強(qiáng)的銅(Cu)來代替鋁或鋁合金。這種銅布線的一般形成方法是，把銅埋入到基片表面所設(shè)置的微細(xì)凹坑的內(nèi)部。形成該銅布線的具體方法有化學(xué)汽相生長法、濺射法、及鍍敷法。但不管是哪種方法，都是在基片的幾乎整個基片表面上形成銅膜，通過化學(xué)機(jī)械研磨而除去不需要的銅。
圖1A～圖1C是按照工序依次表示這種銅布線基片W的一個制造例子。如圖1A所示，在形成了半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體基片1上的導(dǎo)電層1a上淀積由SiO2構(gòu)成的氧化膜或low-k材膜等絕緣膜2，利用光刻腐蝕技術(shù)來形成接觸孔3和布線用溝槽4。在其上，再利用濺射或CVD等方法來形成電解電鍍的供電層、即屏蔽層7。
然后，在基片W的表面上進(jìn)行鍍銅。如圖1B所示，把銅充填到半導(dǎo)體基片1的接觸孔3和溝槽4內(nèi)，而且，在絕緣膜2上淀積銅膜6。然后，通過化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)來除去絕緣膜2上的銅膜6和阻擋膜5，使充填到接觸孔3和布線用溝槽4內(nèi)的銅膜6的表面和絕緣膜2的表面幾乎形成為同一平面。這樣如圖1C所示，形成了由銅膜6構(gòu)成的布線。
并且，最近，所有設(shè)備的構(gòu)成要素都在向微細(xì)化和高精度化方向發(fā)展，隨著亞微米領(lǐng)域的制造的普及，加工方法本身對材料特性的影響越來越大。在這種狀況下，像過去的機(jī)械加工那樣，工具對被加工物邊進(jìn)行物理破壞邊進(jìn)行除去的加工方法，由于加工而對被加工物造成多個缺陷，所以，使被加工物特性惡化。因此，出現(xiàn)的問題是，怎樣加工才能不損壞材料的特性。
作為解決這一問題的手段而開發(fā)的特殊加工法有化學(xué)研磨和電解加工、電解研磨。這些加工方法與過去的物理加工相對照，不同的是通過進(jìn)行化學(xué)溶解反應(yīng)而進(jìn)行除去加工等，所以不會發(fā)生因塑性變形而造成的加工變質(zhì)層和位錯等缺陷、不會損壞上述材料的特性，能解決上述加工中存在的問題。
近幾年，在半導(dǎo)體基片上用強(qiáng)磁性體來形成電容器時的電極材料，出現(xiàn)出鉑族的金屬及其氧化物作為代用材料。其中，釕的成膜性良好，所以正在大力研究，代用的現(xiàn)實(shí)性很高。
在此，在電路形成部以外的基片的周緣部和背面形成膜，或者附著上去的釕，不僅不需要，而且在以后基片傳送、保管和各種處理工序中也會造成交叉沾污，例如降低電介質(zhì)性能。所以，在釕膜形成工序或?qū)︶懩みM(jìn)行了某種處理之后，必須將其完全除去。再者，例如，電容器的電極材料采用釕時，需要一個工序，用于除去在電路形成部形成的釕膜的一部分。
例如，CMP工序一般需要相當(dāng)復(fù)雜的操作，控制也很復(fù)雜，加工時間也很長。再者，不僅必須充分進(jìn)行研磨后的基片的后清洗，而且用于泥漿(slurry)和清洗液的廢液處理的負(fù)荷量很大。由于存在上述問題，所以，迫切要求省略CMP本身，或者減輕其負(fù)荷。并且，今后，預(yù)計(jì)今后絕緣膜也將改用介質(zhì)常數(shù)(介電常數(shù))小的low-k材料，該low-k材料的強(qiáng)度小，不能承受CMP產(chǎn)生的應(yīng)力。所以，優(yōu)選有一種工藝能使基片表面平整而不會對基片造成像CMP那樣過大的應(yīng)力。
而且，像化學(xué)機(jī)械性電解研磨那樣，也發(fā)表了一種邊電鍍邊用CMP磨削的工藝。但由于對電鍍生長面進(jìn)行機(jī)械加工，所以也促進(jìn)了電鍍的異常生長，使膜層質(zhì)量產(chǎn)生問題。
在上述電解加工和電解研磨中，利用被加工物和電解液(NaCl、NaNO3、HF、HCl、HNO3、NaOH等水溶液)的電化學(xué)的相互作用，進(jìn)行加工。所以，只要使用包含這種電解質(zhì)的電解液，就不可避免使被加工物被該電解液沾污。
并且，在半導(dǎo)體元件的制造工藝中，在對low-k材料等脆弱的材料進(jìn)行加工的情況下，由于擔(dān)心原材料被壓曲等而造成破壞，所以，在CMP等加工中，不能在基片和研磨面之間施加大的面壓力，不能充分發(fā)揮研磨性能。尤其，最近基片的布線材料優(yōu)選采用銅或低介質(zhì)常數(shù)的材料，在使用這種脆弱的材料的情況下，上述問題尤其嚴(yán)重，在電解加工中，雖然在基片和加工電極之間不必施加面壓力，但在使基片和加工電極相接觸時，產(chǎn)生面壓力，可能破壞半導(dǎo)體器件。所以在電解加工中也必須避免對基片施加大的荷載。
在電化學(xué)加工中，作為反應(yīng)種籽的離子，由于加工電極和供電電極及被加工物之間產(chǎn)生電場而在被加工物表面上移動。所以，在對離子的移動產(chǎn)生阻礙物的情況下，加工的一致性和均勻性受到影響。在此情況下下，阻礙物可能是在被加工物表面上在加工過程中由于被加工物和離子的電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的加工生成物、或者由于離子交換體和被加工物的相對運(yùn)動而從離子交換體上產(chǎn)生的游離物、以及在被加工物和電極表面由于副反應(yīng)而生成的氣泡(氣體)等。這些阻礙物由于存在于電極和被加工物之間而阻礙了離子的移動，阻礙了加工量的一致性和均勻性。尤其氣泡是在被加工物表面上生成小坑的主要原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題而提出的方案，其第1目的在于提供例如能省略CMP處理本身，或者既能盡量減小CMP處理的負(fù)荷又能把設(shè)置在基片表面上的導(dǎo)電性材料加工平整，并且還能除去(清洗)附著在基片等被加工物的表面上的附著物的電解加工裝置和電解加工方法、以及其內(nèi)部安裝了該電解加工裝置的基片處理裝置。
本發(fā)明的第2目的在于提供在加工脆弱材料的情況下也不會破壞形成在基片上的器件地進(jìn)行加工的電解加工方法和電解加工裝置、以及用于該電解加工裝置的基片保持部。
本發(fā)明的第3目的在于提供一種在電化學(xué)加工時能有效地除去必然產(chǎn)生的氣泡的電解加工裝置和電解加工方法。
為了解決這些現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的電解加工裝置，其特征在于具有電極部，并列地布置了多個電極部件，上述電極部件包括電極和對上述電極的表面進(jìn)行覆蓋的離子交換體；保持部，保持被加工物，使上述被加工物與上述電極部件的離子交換體自如接觸或接近；以及電源，連接到上述電極部的各電極部件的電極；上述電極部件的離子交換體具有表面平滑性良好的離子交換體、以及離子交換容量大的離子交換體。
圖2和圖3表示本發(fā)明的加工原理。圖2表示以下狀態(tài)使安裝在加工電極14上的離子交換體12a和安裝在供電電極16上的離子交換體12b，接觸或者接近被加工物10的表面，在加工電極14和供電電極16之間通過電源17來施加電壓，把超純水等流體18從流體供給部19供給到加工電極14和供電電極16與被加工物10之間。圖3表示以下狀態(tài)使安裝在加工電極14上的離子交換體12a，接觸或者接近被加工物10的表面，使供電電極16直接接觸被加工物10，在加工電極14和供電電極16之間通過電源17來施加電壓，把超純水等流體18從流體供給部19供給到加工電極14和被加工物10之間。
在使用像超純水那樣的液體本身的電阻值很大的液體的情況下，優(yōu)選使離子交換體12a“接觸”到被加工物10的表面，這樣，使離子交換體12a接觸在被加工物10的表面上，于是能夠減小電阻，所加施加電壓也可減小，功耗也可減小。所以，本發(fā)明涉及的加工中的“接觸”，不是像例如CMP那樣，為了把物理能量(應(yīng)力)施加到被加工物上，進(jìn)行“按壓”。
在圖2和圖3中，利用離子交換體12a、12b把超純水等流體18中的水分子20分解成氫氧化物離子22和氫離子24，例如利用被加工物10和加工電極14之間的電場和超純水等流體18的流動，把生成的氫氧化物離子22供給到與被加工物10的加工電極14相對的表面上，提高在此的被加工物10附近的氫氧化物離子22的密度，使被加工物10的原子10a和氫氧化物離子22進(jìn)行反應(yīng)。通過反應(yīng)而生成的反應(yīng)物質(zhì)26，溶解到超純水等流體18中，利用超純水等流體18沿被加工物10表面的流動而從被加工物10上除去。這樣，進(jìn)行被加工物10的表面層的除去加工。
這樣，本加工法，僅僅純粹利用與被加工物的電化學(xué)的相互作用來進(jìn)行被加工物的除去加工，其原理不同于下述混合加工方法像CMP這樣的研磨部件和被加工物的物理性相互作用以及研磨液中的化學(xué)種材的化學(xué)相互作用這兩者的混合加工方法。本加工方法，因?yàn)槭菍εc被加工物10的加工電極14相對的部位進(jìn)行加工，所以，通過移動加工電極14，即可把被加工物10的表面加工成所需的表面形狀。
而且，涉及本發(fā)明的電解加工裝置，僅通過電化學(xué)的相互作用所產(chǎn)生的溶解反應(yīng)來進(jìn)行被加工物的除去加工，所以，其加工原理不同于下述混合加工方法像CMP這樣的研磨部件和被加工物的物理性相互作用以及研磨液中的化學(xué)種材的化學(xué)相互作用這兩者的混合加工方法。所以，能進(jìn)行除去加工而不損壞材料的特性，例如即使在上述低k(low-k)材料中列舉的機(jī)械強(qiáng)度小的材料，也能進(jìn)行除去加工而不產(chǎn)生物理的相互作用。并且，與通常的電解加工裝置相比較，也由于電解液采用500μS/cm以下的液體，優(yōu)選是純水，最好是超純水，所以，能大大減少對被加工物表面的沾污，并且，也容易處理加工后的廢液。
再者，如上所述，對表面平滑性良好的離子交換體、及離子交換容量大的離子交換體進(jìn)行組合，由此離子交換容量小這一表面平滑性良好的離子交換體的缺點(diǎn)，能夠由離子交換容量大的離子交換體來彌補(bǔ)。
優(yōu)選在上述電極部的各電極部件的電極的內(nèi)部，形成向上述離子交換體供應(yīng)流體的穿通孔。
也可以把相鄰的上述電極部件的電極交替地連接到上述電源的陰極和陽極。
本發(fā)明的另一電解加工裝置，其特征在于具有電極部，并列地布置了多個電極部件，上述電極部件包括電極和對上述電極的表面進(jìn)行覆蓋的離子交換體；保持部，用于保持被加工物，使其與上述電極部件的離子交換體自如地相接觸或相接近；電源，連接到上述電極部的各電極部件的電極；以及流體供給噴嘴，用于把流體供給到上述被加工物和電極部件的離子交換體之間。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠向被加工物和電極部件的離子交換體之間噴射供給純水或者超純水等流體。
優(yōu)選上述流體供給噴嘴具有噴射口，上述噴射口把上述流體噴射到與上述電極部件相對置的被加工物的被加工面上。采用這樣的結(jié)構(gòu)，能夠把純水或超純水等流體噴射到與電極部件相對置的被加工物的被加工面，即被加工物和離子交換體的接觸部分上，能夠把流體供給到整個被加工面上。
優(yōu)選上述流體供給噴嘴的高度低于上述電極部件的離子交換體的高度。采用這樣的結(jié)構(gòu)，即使在使被加工物與電極部件的離子交換體相接觸時，也會使流體供給噴嘴不與被加工物相接觸。
本發(fā)明的再另外一種電解加工裝置，其特征在于具有電極和對上述電極表面進(jìn)行覆蓋的電極部件，在上述電極部件上設(shè)置了接觸寬度限制部，用于在使被加工物與上述電極部件的離子交換體相接觸時，在不小于規(guī)定按壓量的狀態(tài)下上述離子交換體的加工所用的部分和上述被加工物的實(shí)質(zhì)接觸寬度被限制為一定值。
采用這樣的結(jié)構(gòu)，能夠使被加工物的被加工面和離子交換體的實(shí)質(zhì)接觸寬度保持一定，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的加工。在此，所謂按壓量是指從離子交換體和被加工物相接觸的狀態(tài)起被加工物被按壓的距離，所謂接觸寬度是指離子交換體和被加工物相接觸的部分在與電極部件長邊方向相垂直的方向的寬度。并且，所謂實(shí)質(zhì)接觸寬度一定是指不包括被加工物表面微細(xì)凹凸所造成的接觸寬度變化，被加工物和加工電極的相對運(yùn)動所帶來的相互之間的距離的變化或者裝置的振動等不造成接觸寬度變化。
上述接觸寬度限制部由例如在上述離子交換體的表面?zhèn)然虮趁鎮(zhèn)日迟N的絕緣膜而構(gòu)成。利用這種結(jié)構(gòu)，由于粘貼在離子交換體的表面?zhèn)然虮趁鎮(zhèn)壬系慕^緣膜的作用，即使被加工物的按壓量發(fā)生變化，也能使被加工物的被加工面和離子交換體的接觸寬度保持一定，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的加工。
也可以使上述接觸寬度限制部由沒有離子交換能力的部件構(gòu)成。采用這種結(jié)構(gòu)，利用沒有離子交換能力的部件，即使被加工物的按壓量發(fā)生變化，也能夠使進(jìn)行加工的部分的寬度保持一定，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的加工。在此情況下，優(yōu)選上述沒有離子交換能力的部件與上述離子交換體形成一體。在利用上述絕緣膜來構(gòu)成接觸寬度限制部的情況下，絕緣膜的厚度可能會對上述接觸寬度有點(diǎn)影響。但是在把具有離子交換能力的部分和沒有離子交換能力的部分形成為一體的離子交換體用作接觸寬度限制部的情況下，能夠消除這種影響。
也可以使上述接觸寬度限制部由在上述離子交換體上設(shè)置的凸部構(gòu)成。采用這種結(jié)構(gòu)，利用設(shè)置在離子交換體上的凸部，即使被加工物的按壓量發(fā)生變化，也能夠使被加工物的被加工面和離子交換體的接觸寬度保持一定，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的加工。
本發(fā)明的一種好的方式，其特征在于多個上述電極部件并列地布置，把互相鄰接的上述電極部件的電極交替地連接到電源的陰極和陽極。
本發(fā)明的再另一種電解加工裝置，其特征在于具有電極部，布置了供電電極和加工電極；保持部，保持被加工物，使上述被加工物與上述電極部的供電電極和加工電極自如接觸或接近；電源，連接到上述電極部的各供電電極和加工電極；以及驅(qū)動機(jī)構(gòu)，用于使上述電極部和被加工物之間產(chǎn)生相對運(yùn)動；在上述供電電極和加工電極的內(nèi)部，分別形成了向該供電電極和加工電極的表面供應(yīng)流體的穿通孔。
采用這種結(jié)構(gòu)，對供電電極和加工電極分別采用相同的形狀按照相等間隔進(jìn)行布置，由此能使供電電極和加工電極的比率相等，能更準(zhǔn)確地向被加工物供電。在此，由于對距離進(jìn)行設(shè)定，使得被加工物與加工電極和供電電極之間的電阻小于互相鄰的加工電極和供電電極之間的電阻，所以能使離子在被加工物和加工電極與供電電極之間移動。
優(yōu)選在上述供電電極和加工電極之間布置流體供給噴嘴，該供給噴嘴用于向上述被加工物與上述供電電極和上述加工電極之間供應(yīng)流體。采用這種結(jié)構(gòu)，能使被加工物與供電電極和加工電極之間充滿液體。在此情況下液體采用純水或超純水、電解液。
本發(fā)明的再另一種電解加工裝置，其特征在于具有電極部，其中互相并列地布置了供電電極和加工電極；保持部，保持被加工物，使上述被加工物與上述電極部的供電電極和加工電極自如接觸或接近；電源，連接到上述電極部的各供電電極和加工電極； 驅(qū)動機(jī)構(gòu)，用于使上述電極部和被加工物之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，以及液體供給部，用于向該供電電極和加工電極與基片之間供應(yīng)液體。
優(yōu)選在上述供電電極和上述加工電極與被加工物之間具有離子交換體。
本發(fā)明的基片處理裝置，其特征在于具有基片傳出傳入部，用于傳出和傳入基片；電解加工裝置；以及傳送裝置，用于在上述基片傳出傳入部和上述電解加工裝置之間傳送基片；上述電解加工裝置具有(1)電極部，并列地布置了多個電極部件，該電極部件包括電極和對上述電極的表面進(jìn)行覆蓋的離子交換體；(2)保持部，用于保持被加工物，使上述被加工物與上述電極部件的離子交換體自如接觸或接近；(3)電源，連接到上述電極部的各電極部件的電極；上述電極部件的離子交換體具有表面平滑性良好的離子交換體、及離子交換容量大的離子交換體。
本發(fā)明的另一種基片處理裝置，其特征在于具有基片傳出傳入部，用于傳出和傳入基片；電解加工裝置；以及傳送裝置，用于在上述基片傳出傳入部和上述電解加工裝置之間傳送基片；上述電解加工裝置具有(1)電極部，布置了多個加工電極和多個供電電極；(2)基片保持部，用于保持被加工物，使上述基片自如接觸或接近上述電極部；(3)電源，連接到上述各電極部件的電極；以及(4)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，用于使上述電極部和基片之間產(chǎn)生相對運(yùn)動；在上述供電電極和上述加工電極的內(nèi)部，分別形成穿通孔，用于向該供電電極和加工電極的表面供應(yīng)流體。
本發(fā)明的再另一種基片處理裝置，其特征在于基片傳出傳入部，用于傳出和傳入基片；電解加工裝置；以及傳送裝置，用于在上述基片傳出傳入部和上述電解加工裝置之間傳送基片；上述電解加工裝置具有(1)電極部，布置了多個加工電極和多個供電電極；(2)基片保持部，用于保持被加工物，使上述基片自如接觸或接近上述電極部；(3)電源，連接到上述各電極部件的電極；(4)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，用于使上述電極部和基片之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，以及(5)加工液供給機(jī)構(gòu)，用于向基片和電極部之間供應(yīng)加工液。
本發(fā)明的電解加工方法，用于對被加工物的表面進(jìn)行電解加工，其特征在于使上述被加工物接觸加工電極，該加工電極的寬度小于上述被加工物、且在電極的表面布置了離子交換體，使上述離子交換體的加工中所使用的部分和上述被加工物的實(shí)質(zhì)接觸寬度保持一定的狀態(tài)下，使上述加工電極和上述被加工物進(jìn)行相對運(yùn)動，對該被加工物的表面進(jìn)行加工。
本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，其特征在于至少使在上述加工電極的表面露出的上述離子交換體的整個寬度實(shí)質(zhì)上與上述被加工物相接觸。
本發(fā)明的另一種電解加工方法，其特征在于使被加工物接觸或者接近加工電極，在上述加工電極和向上述被加工物供電的供電電極之間加電壓，向上述被加工物和上述加工電極或者上述供電電極的至少一方之間供應(yīng)流體，作為第1相對運(yùn)動，使上述加工電極和上述被加工物進(jìn)行相對運(yùn)動，形成沿一個方向的往復(fù)相對運(yùn)動，而且，按照上述第1相對運(yùn)動使被加工物沿上述一個方向的加工量分布中所產(chǎn)生的間距的整數(shù)倍，作為第2相對運(yùn)動使上述被加工物和上述加工電極在上述一個方向上相對運(yùn)動，對上述被加工物的表面進(jìn)行加工。
若采用該電解加工方法，則除了使加工電極和被加工物在一個方向上往復(fù)相對運(yùn)動的第1相對運(yùn)動外，還進(jìn)行第2相對運(yùn)動，即形成沿一個方向的下述往復(fù)相對運(yùn)動按照上述第1相對運(yùn)動使被加工物沿上述一個方向的加工量分布中所產(chǎn)生的間距的整數(shù)倍，使上述被加工物和上述加工電極在上述一個方向上相對運(yùn)動，這樣能消除加工電極造成的加工量的不一致性，能使被加工物全面實(shí)現(xiàn)均勻的加工。
本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，其特征在于上述加工電極是對多個電極部件并列地進(jìn)行布置，該多個電極部件包括電極和對上述電極的表面進(jìn)行覆蓋的離子交換體。這樣，能夠減小加工電極和被加工物的相對移動量，能夠減小裝置的足跡。并且，能夠使移動機(jī)構(gòu)簡化結(jié)構(gòu)，所以能夠降低裝置的成本。
也可以改變上述第1相對運(yùn)動的速度。并且，也還可以通過往復(fù)運(yùn)動而進(jìn)行上述第2相對運(yùn)動，也可以使該第2相對運(yùn)動中的往復(fù)運(yùn)動的移動距離在去路和回路中各不相同。
本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，其特征在于反復(fù)進(jìn)行上述第2相對運(yùn)動，把上述第2相對運(yùn)動中的向上述一個方向的運(yùn)動作為單位，使上述被加工物的第2相對運(yùn)動的方向進(jìn)行變化。這樣，即使加工電極的加工速率多少有些差異，也能夠使該偏差均等地分散在被加工物上，從整體上抵消加工的不均勻性。
本發(fā)明的另一其他電解加工方法，其特征在于使被加工物接觸或接近加工電極，在上述加工電極和向上述被加工物供電的供電電極之間加電壓，向上述被加工物與上述加工電極和上述供電電極中的至少一方之間供應(yīng)流體，作為第1相對運(yùn)動使上述加工電極和被加工物相對運(yùn)動，而且，作為第2相對運(yùn)動在上述加工電極和被加工物之間反復(fù)進(jìn)行向一個方向的相對運(yùn)動，把上述第2相對運(yùn)動中向上述一個方向的運(yùn)動作為單位，使上述被加工物的上述第2相對運(yùn)動的方向進(jìn)行變化，對上述被加工物的表面進(jìn)行加工。
本發(fā)明的一個優(yōu)選方式，其特征在于使上述被加工物僅旋轉(zhuǎn)規(guī)定角度，能夠改變上述被加工物的上述第2相對運(yùn)動方向。在此情況下，也可以反復(fù)進(jìn)行上述規(guī)定角度的旋轉(zhuǎn)，在上述被加工物的電解加工結(jié)束前至少使被加工物旋轉(zhuǎn)1圈。
本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，其特征在于以上述第2相對運(yùn)動向一個方向的運(yùn)動作為單位，使上述被加工物相對于加工電極的第2相對運(yùn)動的位置進(jìn)行變化。這樣，即使加工電極的位置使加工速度多少產(chǎn)生一點(diǎn)偏差，也能夠使該偏差均等地分散到被加工物上，從整體上看能夠抵消加工的不均勻性。
本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，其特征在于在上述第2相對運(yùn)動中使上述被加工物旋轉(zhuǎn)。
優(yōu)選在電解加工中使加在上述加工電極和上述供電電極之間的電壓和/或電流進(jìn)行變化。這樣，在電解加工中使加工電極和供電電極之間所加的電壓和/或電流進(jìn)行變化，能夠適當(dāng)控制加工速度，使被加工物上的膜厚達(dá)到目標(biāo)值。
也可以在電解加工中使上述第2相對運(yùn)動的速度進(jìn)行變化，這樣在電解加工中使上述第2相對運(yùn)動的速度進(jìn)行變化，能夠適當(dāng)控制加工速度，使被加工物上的膜厚達(dá)到目標(biāo)值。
本發(fā)明的另一其他電解加工裝置，其特征在于具有加工電極，能接觸或者接近被加工物；供電電極，用于向上述被加工物供電；保持部，用于保持上述被加工物，使其接觸或者接近上述加工電極；多個離子交換體，布置在上述被加工物與上述加工電極或上述供電電極的至少一方之間；以及供給機(jī)構(gòu)，用于供給上述多個離子交換體的至少一個來進(jìn)行交換。
若采用這種結(jié)構(gòu)的電解加工裝置，則能夠利用供給機(jī)構(gòu)來自動地進(jìn)行離子交換體的更換，所以，能夠高速度地對離子交換體進(jìn)行更換。因此，能夠縮短因?qū)﹄x子交換體進(jìn)行更換而造成的裝置停機(jī)時間，提高生產(chǎn)量。
也可以分別與上述多個離子交換體相對應(yīng)地配備上述供給機(jī)構(gòu)。采用這種結(jié)構(gòu)，能夠用僅與需要更換的離子交換體對應(yīng)的供給機(jī)構(gòu)進(jìn)行更換。所以，能夠降低裝置的運(yùn)行成本。
本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，其特征在于不與上述被加工物相接觸或者接近的離子交換體的更換周期短于和上述被加工物相接觸或者接近的離子交換體的更換周期。在此情況下優(yōu)選，利用上述供給機(jī)構(gòu)來更換不與被加工物相接觸或者接近的離子交換體。
本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，其特征在于在上述多個離子交換體中，離子交換容量大的離子交換體的更換周期比其他離子交換體的更換周期短。
例如，與被加工物相接觸或者接近的離子交換體采用具有表面光滑性的離子交換體；不與被加工物相接觸或者接近的離子交換體采用離子交換容量大的離子交換體，在此情況下，具有表面光滑性的離子交換體的離子交換容量較小，所以加工生成物的大部分被離子交換容量大的離子交換體吸收。因此，吸收加工生成物的離子交換容量大的離子交換體的更換周期，比具有表面光滑性的離子交換體短，高價(jià)的具有表面光滑性的離子交換體，不更換，一直使用到磨損極限為止，如果僅更改離子交換容量大的離子交換體，那么能夠降低裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)成本。
也可以在電解加工時利用上述供給裝置來更換上述離子交換體。這樣，裝置不停機(jī)即可更換離子交換體，所以能進(jìn)一步縮短裝置的停機(jī)時間。
本發(fā)明的另一其他電解加工裝置，其特征在于具有加工電極，能接觸或者接近被加工物；供電電極，用于向上述被加工物供電；保持部，用于保持上述被加工物，使其接觸或者接近上述加工電極；離子交換體，布置在上述被加工物與上述加工電極或上述供電電極的至少一方之間；通水性部件、其積層在上述離子交換體的表面上；以及供給機(jī)構(gòu)，用于供給上述離子交換體，進(jìn)行交換。這樣，也能夠把具有通水性的部件重疊積層在離子交換體的表面上供使用。在此情況下，優(yōu)選離子交換體的更換周期比具有通水性的部件的更換周期短。
本發(fā)明的一種優(yōu)選形式，其特征在于具有旋轉(zhuǎn)自如的多個旋轉(zhuǎn)部件、以及介于上述旋轉(zhuǎn)部件之間的多個介入部件，在上述旋轉(zhuǎn)部件和上述介入部件之間使上述離子交換體曲折穿過地進(jìn)行布置。在此情況下，優(yōu)選，上述旋轉(zhuǎn)部件是上述加工電極或者上述供電電極的至少一個。
優(yōu)選還具有再生裝置，用于對通過上述供給裝置而循環(huán)的離子交換體進(jìn)行再生。采用這種結(jié)構(gòu)，能夠自動地對電解加工中使用的離子交換體進(jìn)行再生。所以，能夠降低運(yùn)轉(zhuǎn)成本，同時能夠縮短停機(jī)時間。
本發(fā)明的另一種其他電解加工裝置，其特征在于具有加工電極，能接觸或者接近被加工物；供電電極，用于向上述被加工物供電；以及保持部，用于保持上述被加工物，使其接觸或者接近上述加工電極；具有多個上述加工電極或上述供電電極，上述多個電極與上述被加工物之間保持互相獨(dú)立，形成接近和離開自如的狀態(tài)。
本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，其特征在于把離子交換體布置在上述被加工物和上述加工電極或供電電極的至少一方之間。
本發(fā)明的基片保持部，用于保持基片使其與加工電極相接觸進(jìn)行電解加工，其特征在于具有法蘭盤部，與軸相連結(jié)；以及吸附部，相對于上述法蘭盤能在上述軸的軸向上移動自如，而且用于保持上述基片。
本發(fā)明的另一其他電解加工裝置，其特征在于具有加工電極；供電電極，用于向基片供電；基片保持部，用于保持上述基片使其與上述加工電極相接觸；電源，用于在上述加工電極和上述供電電極之間加電壓；以及驅(qū)動部，用于使在上述基片保持部保持的基片與上述加工電極進(jìn)行相對移動，上述基片保持部是用于保持基片使其與加工電極相接觸進(jìn)行電解加工的基片保持部，其特征在于具有法蘭盤部，與軸相連結(jié)；以及吸附部，相對于上述法蘭盤能在上述軸的軸向上移動自如，而且用于保持上述基片。在此情況下，優(yōu)選把離子交換體布置在上述基片和上述加工電極或上述供電電極的至少一方之間。并且優(yōu)選具有流體供給部，用于把流體供給到布置了上述離子交換體的上述基片和上述加工電極或上述供電電極的至少一方之間。
本發(fā)明的另一種其他電解加工方法，其特征在于布置加工電極和供電電極，在上述供電電極和加工電極之間加電壓，利用基片保持部來保持基片，該基片保持部具有與軸相連結(jié)的法蘭盤部以及用于保持基片的夾緊部件，使上述基片與上述加工電極相接觸，使上述基片和上述加工電極進(jìn)行相對移動，來對上述基片表面進(jìn)行加工。在此情況下，優(yōu)選把離子交換體布置在上述基片和上述加工電極或上述供電電極的至少一方之間。
本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，其特征在于具有形成在上述法蘭盤部和上述夾緊部件之間的第1壓力室，通過向上述第1壓力室內(nèi)供應(yīng)流體，來對該第1壓力室進(jìn)行加壓，使保持在上述夾緊部件上的基片與加工電極相接觸。
若采用這種結(jié)構(gòu)，則通過調(diào)整向第1壓力室內(nèi)供應(yīng)的流體壓力，能夠任意控制基片與加工電極相接觸的壓力，所以，能夠?qū)图庸る姌O之間所產(chǎn)生的面壓力進(jìn)行控制，使其小于破壞半導(dǎo)體元件的壓力，能夠加工基片而不破壞脆弱的材料。
在此優(yōu)選調(diào)整向第1壓力室內(nèi)供應(yīng)的流體的壓力，在低荷載下進(jìn)行基片加工，使得加工電極或離子交換體對基片的按壓力達(dá)到19.6kPa(200gf/cm2)以下，更好的是6.86kPa(70gf/cm2)以下，最好的是686Pa(7gf/cm2、0.1psi)以下。
優(yōu)選上述第1壓力室由上述法蘭盤部、上述夾緊部件、以及用于連結(jié)上述法蘭盤部和上述夾緊部件的彈性部件形成。
例如，在基片保持部的法蘭盤部和軸之間設(shè)置球面軸承，利用該球面軸承來使整個基片保持部相對于軸形成傾斜狀態(tài)，在這種結(jié)構(gòu)的情況下，在法蘭盤部上產(chǎn)生以球面軸承為中心的旋轉(zhuǎn)力矩。該旋轉(zhuǎn)力矩與離開球面軸承中心的距離成比例增大，所以，在基片的被加工面和球面軸承的中心的距離較大的情況下，有時不同的條件會造成不能穩(wěn)定地加工。若采用本發(fā)明，則不使用這種球面軸承，而是利用對法蘭盤部和夾緊部件進(jìn)行連結(jié)的彈性部件來形成平衡(gimbal)機(jī)構(gòu)和第1壓力室，使重心降低。并且夾緊部件相對于法蘭盤部能獨(dú)立地上下活動，克服第1壓力室內(nèi)的流體壓力而進(jìn)行浮動，所以，上述旋轉(zhuǎn)力矩減小或者消失。
本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，其特征在于通過在上述夾緊部件上安裝規(guī)定重量的重物，來調(diào)整上述基片對上述加工電極的按壓力。若采用這種結(jié)構(gòu)，則能夠通過在上述夾緊部件上安裝適當(dāng)重量的重物，來調(diào)整對作用于基片上的面壓力，能夠用簡單的結(jié)構(gòu)來降低作用于基片上的面壓力，實(shí)現(xiàn)低荷載加工。
也可以還具有把上述夾緊部件向下按壓的汽缸。若采用這種結(jié)構(gòu)，則通過適當(dāng)控制汽缸，即可調(diào)整對夾緊部件向下按壓的力，即作用于基片上的面壓力，能夠降低作用于基片上的面壓力，實(shí)現(xiàn)低荷載加工。并且，即使在加工參數(shù)發(fā)生變更的情況下，也能夠僅僅控制汽缸的按壓力而使其適應(yīng)。
本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，其特征在于上述夾緊部件具有形成了與上述基片相連通的連通孔的夾緊板、布置在上述夾緊板上方的止動板、以及形成在上述夾緊板和上述止動板之間的第2壓力室，通過從上述第2壓力室中吸引流體，能夠降低該第2壓力室的壓力，把上述基片吸附到上述夾緊部件內(nèi)。
優(yōu)選把具有向內(nèi)突出的突出部的定位環(huán)安裝在上述法蘭部上，把與上述定位環(huán)的突出部相結(jié)合的突起設(shè)置在上述夾緊部件上。在這樣的結(jié)構(gòu)中，由于夾緊部件的突起與定位環(huán)的突出部相結(jié)合，所以使夾緊部件向下方的移動被限制在規(guī)定的位置上。
優(yōu)選在上述基片和上述加工電極或上述供電電極的至少一方之間，布置具有通水性的部件。
本發(fā)明的另外的其他電解加工裝置，其特征在于具有電極部，并列地布置了多個電極部件，上述電極部件包括電極以及安裝在該電極的表面上的加工部件；保持部，用于接觸自如地把被加工物保持在上述電極部件的加工部件內(nèi)；以及電源，連接到上述電極部的各電極部件的電極；在上述多個電極部件之間布置了與上述被加工物的表面相接觸的接觸部件。
在此情況下，優(yōu)選在上述接觸部件上安裝緩沖部件、該緩沖部件由具有彈性的材質(zhì)形成，該彈性不會使上述被加工物的表面受損傷。并且，優(yōu)選上述加工部件是離子交換體。
采用這種結(jié)構(gòu)，在使被加工物與電極部件的加工部件(離子交換體)相接觸的情況下，由接觸部件來支承被加工物的表面。也就是說，在把被加工物在一定程度上按壓到加工部件(離子交換體)上之后，被加工物與接觸部件的上表面相接觸，所以，即使欲進(jìn)一步按壓被加工物，也是由接觸部件來接受該按壓力，因此，被加工物和加工部件(離子交換體)的接觸面積不變。這樣，若采用本發(fā)明，則能夠防止被加工物傾斜，使接觸面積均勻一致，所以能夠?qū)崿F(xiàn)均勻加工。
本發(fā)明的另一種其他電解加工裝置，其特征在于具有加工電極；供電電極，用于向被加工物供電；基片保持部，用于保持基片，使其與上述加工電極和上述供電電極相接觸或者相接近；電源，用于在上述供電電極和加工電極之間加電壓；驅(qū)動部，用于使保持在上述基片保持部內(nèi)的上述被加工物和加工電極及供電電極進(jìn)行相對運(yùn)動；流體供給部，用于把液體供給到上述被加工物和加工電極之間或者上述被加工物和供電電極之間中的至少一處；以及隔板，用于至少局部地對上述加工電極和被加工物之間的流體的液流、以及上述供電電極和被加工物之間的流體的液流進(jìn)行隔離。
在此情況下，優(yōu)選在上述被加工物和上述加工電極或上述供電電極的至少一個之間布置離子交換體。并且優(yōu)選上述隔板是彈性體構(gòu)成的。該彈性體例如可以是無紡布、泡沫聚氨酯、PVA海棉、聚氨酯海棉或者離子交換體等。
并且，優(yōu)選還具有第2隔板，以便把由互相鄰接的上述隔板進(jìn)行隔離的區(qū)域內(nèi)所流過的流體的液流，分離成上述加工電極側(cè)或上述供電電極側(cè)的液流、以及上述被加工物側(cè)的液流。上述流體例如是超純水、純水、電導(dǎo)率(1atm，25℃換算，以下相同)為500μS/cm以下的液體或電解液。還優(yōu)選具有流體吸引部，以便吸引由互相鄰接的上述隔板進(jìn)行隔離的區(qū)域內(nèi)流過的流體。
采用這種結(jié)構(gòu)，在作為電化學(xué)加工的電解加工時，至少能夠局部地對主要產(chǎn)生氣泡(氣體)反應(yīng)的供電電極和被加工物之間所流過的液體的液流、以及加工電極和被加工物之間流過的液體流進(jìn)行隔離，獨(dú)立地對液流進(jìn)行控制，所以能夠有效地清除發(fā)生的氣泡。
本發(fā)明的另一種其他電解加工裝置，其特征在于具有電極部，布置了多個電極；保持部，用于以接觸和接近自如地狀態(tài)來把被加工物保持在上述電極上；以及電源，連接到上述電極部的各電極；在上述多個電極之間布置了與上述被加工物的表面相接觸的接觸部件。
本發(fā)明的另一種其他電解加工方法，其特征在于布置加工電極和供電電極；在上述加工電極和上述供電電極之間加電壓；使被加工物與上述加工電極進(jìn)行接觸或者接近；利用隔板至少使上述加工電極和被加工物之間的流體的液流和上述供電電極和被加工物之間的流體的液流局部隔離開來，并且使上述被加工物和加工電極進(jìn)行相對移動，對上述被加工物的表面進(jìn)行加工。在此情況下，優(yōu)選在上述被加工物和上述加工電極或上述供電電極的至少一個之間布置離子交換體。


圖1A～圖1C是按工序順序來表示銅布線基片的制造例的圖。
圖2是采用本發(fā)明的電解加工原理的說明附圖，此狀態(tài)表示使均已安裝了離子交換體的加工電極和供電電極接近基片(被加工物)，向加工電極和供電電極與基片(被加工物)之間供應(yīng)純水或者供應(yīng)電導(dǎo)率為500μs/cm以下的流體。
圖3是采用本發(fā)明的電解加工原理的說明附圖，這時的狀態(tài)是僅在加工電極上安裝離子交換體，向加工電極和基片(被加工物)之間供應(yīng)流體。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的基片處理裝置的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖5是表示圖4所示的基片處理裝置所具有的本發(fā)明的實(shí)施方式的電解加工裝置的平面圖。
圖6是圖5的縱剖面圖。
圖7A是表示圖5的電解加工裝置中的自轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)的平面圖。
圖7B是圖7A的A-A線剖面圖。
圖8是表示圖5的電解加工裝置中的電極部的平面圖。
圖9是圖8的B-B線剖面圖。
圖10是圖9的局部放大圖。
圖11A是表示當(dāng)在用不同材料成膜的基片表面上進(jìn)行電解加工時流過的電流和時間的關(guān)系的曲線圖。
圖11B是分別表示當(dāng)在用不同材料成膜的基片表面上進(jìn)行電解加工時所加的電壓和時間的關(guān)系的曲線圖。
圖12A和圖12B是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電解加工裝置中的、基片的按壓量各不相同時的電極部狀態(tài)的圖。
圖13A是表示本發(fā)明另一實(shí)施方式的電解加工裝置中的電極部件的剖面圖。
圖13B是圖13A的局部放大圖。
圖14A和圖14B表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的電解加工裝置中的、基片的按壓量各不相同時的電極部狀態(tài)的圖。
圖15A是表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的電解加工裝置中的電極部件的剖面圖。
圖15B是圖15A的部分放大圖。
圖16A和圖16B是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電解加工裝置中的、基片的按壓量各不相同時的電極部狀態(tài)的圖。
圖17A是表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的電解加工裝置中的電極部件中使用的離子交換體的局部斜視圖。
圖17B是表示安裝了圖17A所示的離子交換體的電極部件的局部斜視圖。
圖18A～圖18C是表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的電解加工裝置中的、基片的按壓量各不相同時的電極部狀態(tài)的圖。
圖19是表示本發(fā)明再另一實(shí)施方式的電解加工裝置中的離子交換體的變形例的縱剖面圖。
圖20A和20B是表示本發(fā)明再另一實(shí)施方式的電解加工裝置中的電極部件的變形例的部分斜視圖。
圖21是表示本發(fā)明再另一實(shí)施方式的電解加工裝置中的電極部的剖面圖(相當(dāng)于圖9的圖)。
圖22是圖21的局部放大圖。
圖23是表示本發(fā)明再另一實(shí)施方式的電解加工裝置中的電極部的剖面圖(相當(dāng)于圖9的圖)。
圖24是圖23的局部放大圖。
圖25A是加工電極的局部剖面圖。
圖25B是表示利用圖25所示的加工電極進(jìn)行加工的基片每單位時間的加工量的曲線圖。
圖25C是表示在圖25B所示的狀態(tài)下使加工電極渦旋運(yùn)動時的加工量的曲線圖。
圖26A～圖26C是涉及本發(fā)明的電解加工方法的原理的說明用附圖。
圖27A～圖27D是本發(fā)明的另一實(shí)施方式中的電解加工方法的說明用的附圖。
圖28A～圖28D是本發(fā)明的另一實(shí)施方式中的電解加工方法的說明用的附圖。
圖29是本發(fā)明的另一實(shí)施方式中的電解加工方法的說明用的附圖。
圖30A～圖30B是本發(fā)明的另一實(shí)施方式中的電解加工方法的說明用的附圖。
圖31A是表示電解加工中在加工電極和供電電極之間所加的電流的曲線圖。
圖31B是表示加上了圖13A所示的電流時的基片上的膜厚的曲線圖。
圖32A和32B是表示本發(fā)明再另一實(shí)施方式的電解加工裝置中的各不相同的加工電極的縱剖面圖。
圖33是表示本發(fā)明的再另一實(shí)施方式中的電解加工裝置的主要部分的縱剖面圖。
圖34是表示圖33的電極部的斜視圖。
圖35是圖33的C-C線剖面圖。
圖36是圖33所示的旋轉(zhuǎn)部件(加工電極)的放大剖面圖。
圖37是圖33所示的介入部件的放大圖。
圖38是表示在圖33的電極部中，當(dāng)更換一方的離子交換體時的狀態(tài)圖。
圖39是表示在圖33的電極部中，當(dāng)更換一方的離子交換體時的狀態(tài)圖。
圖40是表示在圖33的電極部中，當(dāng)更換兩方的離子交換體時的狀態(tài)圖。
圖41是表示本發(fā)明的再另一實(shí)施方式中的電解加工裝置的主要部分的縱剖面圖。
圖42是表示本發(fā)明的再另一實(shí)施方式中的電解加工裝置的模式的縱剖面圖。
圖43是用模式來表示圖42的電解加工裝置中的基片保持部和電極部的縱剖面圖。
圖44是用模式來表示圖42的電解加工裝置中的基片保持部的細(xì)節(jié)的縱剖面圖。
圖45是圖44的D-D線的剖面圖。
圖46是圖44的E-E線的剖面圖。
圖47是圖44的局部放大圖。
圖48是表示本發(fā)明的再另一實(shí)施方式的電解加工裝置中的電極部的縱剖面圖。
圖49A是說明在不設(shè)置接觸部件時的電解加工裝置的作用的示意圖。
圖49B是說明在設(shè)置接觸部件時的電解加工裝置的作用的示意圖。
圖50是表示本發(fā)明的另一個其他實(shí)施方式的電解加工裝置中的基片保持部的縱剖面圖。
圖51是表示本發(fā)明的另一個其他實(shí)施方式的電解加工裝置中的基片保持部的縱剖面圖。
圖52是表示本發(fā)明的另一個其他實(shí)施方式的電解加工裝置中的基片保持部的縱剖面圖。
圖53是表示本發(fā)明的另一個其他實(shí)施方式的電解加工裝置中的主要部分的縱剖面圖。
圖54是放大表示圖53的一部分的主要部分放大圖。
圖55是表示電極部的變形例的相當(dāng)于圖54的圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。而且在以下的說明中，舉例表示使用基片作為被加工物，用電解加工裝置來對基片進(jìn)行加工，但不言而喻本發(fā)明也能適用于基片以外的加工。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的電解加工裝置的結(jié)構(gòu)的平面圖。如圖1B所示，該基片處理裝置具有一對裝卸部30、使基片W翻轉(zhuǎn)的翻轉(zhuǎn)機(jī)32以及電解加工裝置34。裝卸部30作為傳出傳入部，用于傳送裝有基片W的片架，該基片W例如圖1B所示，表面上具有作為導(dǎo)電膜(被加工物)的銅膜6。這些設(shè)備串接布置，在這些設(shè)備之間傳送和接受基片W的傳送裝置即傳送機(jī)械手36與這些設(shè)備平行進(jìn)行布置。并且，在采用電解加工裝置34進(jìn)行電解加工時，下述加工電極和供電電極之間所加的電壓或其間流過的電流，由監(jiān)視部38進(jìn)行監(jiān)視，該監(jiān)視部38布置成與裝卸部30相鄰接。
圖5是表示基片處理裝置內(nèi)的電解加工裝置34的平面圖，圖6是圖5的縱剖面圖。如圖5和圖6所示，電解加工裝置34具有能夠上下移動而且沿水平面往復(fù)移動的臂桿40、垂直設(shè)置在臂桿40的自由端上且表面向下地吸附并保持基片W的基片保持部42、安裝了臂桿40的活動框44、矩形狀的電極部46、以及與電極部46相連接的電源48。在該實(shí)施方式中，電極部46的大小設(shè)定為比基片保持部42上所保持的基片W外徑大一圈。
如圖5和圖6所示，在活動框44的上部設(shè)置了上下移動用的電機(jī)50，在上下移動用電機(jī)50上，連結(jié)了向上下方向延伸的滾珠絲杠52。在滾珠絲杠52上安裝了臂桿40的基部40a，隨著上下移動用電機(jī)50的驅(qū)動，臂桿40通過滾珠絲桿52進(jìn)行上下移動。并且，活動框44本身也安裝在水平延伸的滾珠絲桿54上。隨著往復(fù)移動用電機(jī)56的驅(qū)動，活動框44和臂桿40沿水平面往復(fù)移動。
基片保持部42連接到設(shè)置在臂40的自由端上的自轉(zhuǎn)用電機(jī)58上，隨著自轉(zhuǎn)用電機(jī)58的驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))。并且，如上所述，臂桿40能夠在上下和水平方向上往復(fù)移動?；３植?2與臂桿40形成一體，能夠在上下和水平方向上往復(fù)移動。
在電極部46的下方，布置了中空電機(jī)60，在該中空電機(jī)60的主軸62上，在偏離該主軸62中心的位置上設(shè)置了驅(qū)動端64。電極部46在其中央通過軸承(圖未示出)以旋轉(zhuǎn)自如的狀態(tài)連結(jié)在上述驅(qū)動端64上。并且，在電極部46和中空電機(jī)60之間，在圓周方向上設(shè)置了3個以上的自轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)。
圖7A是表示該實(shí)施方式中的自轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)的平面圖。圖7B是圖7A的A-A線剖面圖。如圖7A和圖7B所示，在電極部46和中空電機(jī)60之間，沿圓周方向設(shè)置了3個以上(在圖7A中為4個)自轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)66。如圖7B所示，在中空電機(jī)60的上表面和電極部46的下表面的對應(yīng)位置上，沿圓周方向按等間隔形成了多個凹處68、70，在這些凹處68、70分別安裝了軸承72、74。在軸承72、74內(nèi)分別插入了偏移距離“e”的2個軸體76、78的一個端部，軸體76、78的另一個端部通過連結(jié)部件80而互相連結(jié)。在此，相對于中空電機(jī)60的主軸62的中心來說，驅(qū)動端64的偏心量也與上述距離“e”相同。所以，隨著中空電機(jī)60的驅(qū)動，電極部46進(jìn)行不自轉(zhuǎn)的公轉(zhuǎn)運(yùn)動，所謂渦旋運(yùn)動(并進(jìn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動)，它以主軸62的中心和驅(qū)動端64之間的距離“e”為半徑進(jìn)行轉(zhuǎn)動。
以下說明本實(shí)施方式中的電極部46，該實(shí)施方式中的電極部46具有多個電極部件82。圖8是表示該實(shí)施方式中的電極部46的平面圖，圖9是圖8的B-B線剖面圖。圖10是圖9的局部放大圖。如圖8和圖9所示，電極部46具有向X方向(參見圖5和圖8)延伸的多個電極部件82，這些電極部件82并列地布置在平板狀的基座84上。
如圖10所示，各電極部件82具有與電源48(參見圖5和圖6)相連接的電極86、在電極86上部積層的離子交換體88、以及對電極86和離子交換體88的表面整體覆蓋的離子交換體(離子交換膜)90。離子交換體90利用布置在電極86兩側(cè)的保持板85而安裝在電極86上。
在此，對離子交換體88、90有以下4點(diǎn)要求
①加工生成物(含氣體)的清除這是因?yàn)榧庸ど晌镉绊懠庸に俾实姆€(wěn)定性和加工速度分布的均勻性。優(yōu)選采用具有“通水性”和“吸水性”的離子交換體。在此，所謂“通水性”是指宏觀的透過性。也就是說，原材料本身即使沒有通水性，也能通過對該部件切削孔或溝槽而使其能夠通過水，能夠保持通水性。另一方面，所謂“吸水性”是表示原材料吸入水的性質(zhì)。
②加工速率的穩(wěn)定性為了提高加工速率的穩(wěn)定性，優(yōu)選把多片離子交換材料重疊在一起，以確保離子交換能力。
③被加工面的平整性(消除階差的能力)為了確保被加工物的平整性，優(yōu)選離子交換體的加工面的表面平滑性良好。再者，可以認(rèn)為部件越硬，加工表面的平整性(消除臺階高度差的能力)越好。
④長壽命考慮到機(jī)械壽命，優(yōu)選采用耐磨性強(qiáng)的離子交換材料。
這里，離子交換體88優(yōu)選采用離子交換容量大的離子交換體。在該實(shí)施方式中，采用3片重疊的厚度為1mm的C膜(無紡布離子交換體)的多層結(jié)構(gòu)，增加離子交換體88所具有的離子交換總?cè)萘俊２捎眠@樣的結(jié)構(gòu)，使得由于電解反應(yīng)而產(chǎn)生的加工生成物(氧化物和離子)在離子交換體88內(nèi)存積的量不超過其存積容量，能夠防止積存在離子交換體88內(nèi)的加工生成物形態(tài)發(fā)生變化，其對加工速度及其分布產(chǎn)生影響。并且，能夠確保離子交換容量以便充分獲得被加工物目標(biāo)加工量。而且，若離子交換體88的離子交換容量大，則一片也可以。
并且，優(yōu)選至少與被加工物對面的離子交換體90的硬度高，而且具有良好的表面光滑性。在本實(shí)施方式中，使用厚度0.2mm的納菲昂(ナフィオン)(迪幫(ディポン)公司商品名稱)。這里，所謂“硬度高”是指剛性強(qiáng)而且壓縮彈性率低。由于使用硬度高的材質(zhì)，對圖形晶片等的被加工物表面的微細(xì)凹凸，加工部件很難仿形，所以，容易有選擇地僅消除圖形的凸部。并且，所謂“具有表面平滑性”是指表面凹凸小。也就是說，離子交換體很難接觸作為被加工物的圖形晶片等的凹部，所以容易有選擇地僅消除圖形的凸部。這樣，具有表面平滑性的離子交換體90和離子交換容量大的離子交換體88進(jìn)行組合，所以能夠用離子交換體88來彌補(bǔ)離子交換容量小這一離子交換體90的缺點(diǎn)。
并且，離子交換體90優(yōu)選采用通水性良好的材料。純水或超純水流過離子交換體90，向促進(jìn)水的分解反應(yīng)(離解反應(yīng))的官能團(tuán)(對強(qiáng)酸性陽離子交換材料，為磺酸基)，供給充分的水，增加水分子分解量，通過與氫氧化物離子(或者OH基)的反應(yīng)而發(fā)生的加工生成物(也包括氣體)，能夠被水流清除，能夠提高加工效率。所以，需要純水或超純水的液流，優(yōu)選純水或超純水的液流均勻一致。這樣，利用均勻一致的液流，能夠?qū)崿F(xiàn)離子供給和加工生成物清除效果均勻一致，進(jìn)而使加工效率均勻一致。
這種離子交換體88、90，例如由付與了陰離子交換基或陽離子交換基的無紡布構(gòu)成。陽離子交換基，優(yōu)選是帶有強(qiáng)酸性陽離子交換基(磺酸基)的材料，但也可以是具有弱酸性陽離子交換基(羧基)的。并且，陰離子交換體優(yōu)擔(dān)任強(qiáng)堿基性陰離子交換基(季銨基)的，但也可以是擔(dān)任弱堿性陰離子基(叔以下的氨基)的。
這里，例如付與強(qiáng)堿基性陰離子交換基的無紡布，是在纖維徑20～50μm，空隙率約90％的聚烯烴制的無紡布內(nèi)，γ線照射后進(jìn)行接枝聚合的所謂放射線接枝聚合法來導(dǎo)入接枝鏈，然后對導(dǎo)入的接枝鏈進(jìn)行胺化，導(dǎo)入季銨基制作而成。導(dǎo)入的離子交換基的容量，由導(dǎo)入的接枝鏈量所決定。為了進(jìn)行接枝聚合，例如采用丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯(異丁稀)酸縮水甘油基、以及苯乙烯磺酸鈉、氯甲基苯乙烯等單體，對這些單體濃度、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間進(jìn)行控制，能夠控制聚合的接枝量。所以相對于接枝聚合前的原材料的重量來說，接枝聚合后的重量比稱為接枝率，該接枝率最大能達(dá)到500％，接枝聚合后導(dǎo)入的離子交換基，最大能達(dá)到5meq/g。
附與了強(qiáng)酸性陽離子交換基的無紡布，和附與上述強(qiáng)堿基性陰離子交換基的方法一樣，在纖維徑20～50μm，空隙率約90％的聚烯烴制無紡布內(nèi)，利用γ射線照射后的進(jìn)行接枝聚合的所謂放射線接枝聚合法而導(dǎo)入接枝鏈，然后對導(dǎo)入的接枝鏈例如用加熱的硫酸進(jìn)行處理，再導(dǎo)入磺酸基而制成。并且，若用加熱的磷酸來處理，則可導(dǎo)入磷酸基。這里，接枝率，最大可達(dá)500％，接枝聚合后導(dǎo)入的離子交換基最大可達(dá)5meq/g。
離子交換體88、90的原材料材質(zhì)可以是聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴類高分子，或者其他有機(jī)高分子。并且，原料材質(zhì)形態(tài)除無紡布外，可以是織布、薄片、多孔材質(zhì)、短纖維等。
在此，聚乙烯和聚丙烯，先用放射線(γ射線和電子束)照射原材料(前照射)，這樣能使原材料產(chǎn)生原子團(tuán)，然后與單體反應(yīng)，進(jìn)行接枝聚合。這樣，能夠形成均勻性好，雜質(zhì)少的接枝鏈。另一方面，其他有機(jī)高分子，能夠通過浸漬單體，對其照射(同時照射)放射線(γ射線、電子束、紫外線)而進(jìn)行接枝聚合。在此情況下，均勻性差，但能夠適用于絕大多數(shù)原材料。
這樣，離子交換體88、90利用付給了陰離子交換基或陽離子交換基的無紡布來構(gòu)成，所以能夠使純水或超純水或電解液等液體在無紡布內(nèi)部自由移動，容易達(dá)到無紡布內(nèi)具有水分解催化作用的活化點(diǎn)，使大量水分子分解成為氫離子和氫氧化物離子。再者，通過分解而生成的氫氧化物離子，隨著純水或超純水或電解液等液體的移動，而高效率地轉(zhuǎn)移到加工電極的表面上，所以即使在加上低電壓時也能獲得高電流。
在此，若離子交換體88、90僅由付給了陰離子交換基或陽離子交換基的一種而構(gòu)成，則不僅限制了能夠電解加工的被加工材料，而且由于極性而容易生成雜質(zhì)。因此，也可以把具有陰離子交換基的陰離子交換體和具有陽離子交換基的陽離子交換體重合起來，或者對離子交換體88、90本身付給陰離子交換基和陽離子交換基兩種交換基，這樣，能夠擴(kuò)大被加工材料的范圍，同時難于生成雜質(zhì)。
本實(shí)施方式在相鄰的電極部件82的電極86上，交替地連接電源48的陰極和陽極。例如，把作為加工電極86a的電極86連接到電源48的陰極上；把作為供電電極86b的電極86連接到陽極上。例如在加工銅的情況下，在陰極側(cè)生成電解加工作用，所以，與陰極相連接的電極86成為加工電極86a；與陽極相連接的電極86成為供電電極86b。這樣，本發(fā)明實(shí)施方式并列交替地布置加工電極86a和供電電極86b。
根據(jù)加工材料不同，也可以把與電源48的陰極相連接的電極86作為供電電極；把與陽極相連接的電極86作為加工電極。也就是說，被加工材料例如是銅或鉬、鐵的情況下，在陰極側(cè)產(chǎn)生電解加工作用，所以，與電源48的陰極相連接的電極86成為加工電極；與陽極相連接的電極86成為供電電極。另一方面，被加工材料例如是鋁與硅的情況下，在陽極側(cè)產(chǎn)生電解加工作用，所以，與電源48的陽極相連接的電極86成為加工電極，與陰極相連接的電極86變成供電電極。
并且，在被加工物是錫氧化物或銦錫氧化物(ITO)等導(dǎo)電性氧化物的情況下，使被加工物還原后，進(jìn)行電解加工。也就是說，在圖5中，與電源48的陽極相連接的電極成為還原電極；與陰極相連接的電極成為供電電極，使導(dǎo)電性氧化物進(jìn)行還原。然后，把剛才作為供電電極的電極作為加工電極，對已還原的導(dǎo)電性氧化物進(jìn)行加工?；蛘?，也可以使導(dǎo)電性氧化物還原時的極性反轉(zhuǎn)，以便把還原電極作為加工電極。把被加工物作為陰極，使陽極電極相對置，也能對導(dǎo)電性氧化進(jìn)行清除加工。
而且，在上述例中，表示對形成在基板表面上的導(dǎo)電體膜銅膜6(參見圖1B)進(jìn)行電解加工。但是在基片表面上形成的膜或者附著的無用的釕(Ru)膜也是一樣，也就是說，能夠把釕膜作為陽極，把與陰極相連接的電極作為加工電極，進(jìn)行電解加工(腐蝕清除)。
這樣，把加工電極86a和供電電極86b交替地設(shè)置在圖9所示的電極部46的Y方向(與電極部件82的長邊方向相垂直的方向)上，不必設(shè)置向基片W的導(dǎo)電體膜(被加工物)進(jìn)行供電的供電部，能夠?qū)婕庸?。并且，使加工電極86a和供電電極86b之間所加的電壓的正負(fù)呈脈沖狀變化，這樣能夠使電解生成物溶解，利用加工的反復(fù)的多重性來提高平面度。
在此，電極部件82的電極86，一般的問題是由于電解反應(yīng)而氧化或溶解脫落。因此，電極材料優(yōu)選使用碳素、較為惰性的貴金屬、導(dǎo)電性氧化物或者導(dǎo)電性陶瓷，而不是電極廣泛使用的金屬或金屬化合物。以該貴金屬為原材料的電極，例如使用鈦?zhàn)鳛榛椎碾姌O材料，其表面進(jìn)行處理，例如用電鍍或涂敷法來被覆白金或銥，在高溫下燒結(jié)，使其具有穩(wěn)定性和強(qiáng)度。陶瓷產(chǎn)品一般以無機(jī)物質(zhì)為原料經(jīng)過熱處理而制成，以各種非金屬、金屬氧化物、碳化物、氮化物等為原料，能夠制成具有各種特性的產(chǎn)品。其中也有具有導(dǎo)電性的陶瓷。電極若被氧化，則電極電阻值增大，造成所加電壓上升，但是利用白金等難于氧化的材料或銥等的導(dǎo)電性氧化物來對電極表面進(jìn)行保護(hù)，能夠防止電極材料氧化而造成導(dǎo)電性下降。
如圖9所示，在電極部46的基座84的內(nèi)部形成流路92，用于向被加工面供應(yīng)純水，最好是超純水，該流路92通過純水供給管94而連接到純水供給源(無圖示)上。在各電極部件82的兩側(cè)設(shè)置純水噴嘴96，用于把從流路92供給的純水或超純水噴射到基片W和電極部件82的離子交換體90之間。在該純水噴嘴96上沿X方向(參見圖8)在多個部位上設(shè)置了噴射口98，以便把純水或超純水噴射到與電極部件82相對置的基片W的被加工面上，即基片W和離子交換體90的接觸部分上。從該純水噴嘴96的噴射口98向基片W的整個被加工面供應(yīng)流路92內(nèi)的純水或超純水。在此，如圖10所示，純水噴嘴96的高度低于電極部件82的離子交換體90的高度，在使基片W接觸電極部件82的離子交換體90時，也不會使純水噴嘴96的頂部接觸基片W。
并且，在各電極部件82的電極86的內(nèi)部，形成了從流路92通入離子交換體88的穿通孔100。利用這種結(jié)構(gòu)，使流路92內(nèi)的純水或超純水通過穿通孔100供給到離子交換體88。在此，純水例如是電導(dǎo)率為10μs/cm以下的水，超純水例如是電導(dǎo)率為0.1μscm以下的水。這樣利用不含電解質(zhì)的純水或超純水來進(jìn)行電解加工，能夠消除在基片W表面上附著或殘留電解質(zhì)等多余的雜質(zhì)。再者，通過電解而熔解的銅離子等，在離子交換體88、90中進(jìn)行離子交換反應(yīng)而立即被捕獲，所以，溶解的銅離子等不會在基片W的其他部分上再次析出，或者被氧化變成微粒子對基片W表面進(jìn)行污染。
并且，取代純水或超純水，也可以采用電導(dǎo)率為500μs/cm以下的液體，或任意的電解液，例如在純水或超純水中添加電解質(zhì)的電解液。通過使用電解液，能夠減小電阻，降低功耗。該電解液例如可以采用NaCl或Na2SO4等中性鹽、HCl或H2SO4等酸，或者氨等的堿溶液，根據(jù)被加工物的特性，可以適當(dāng)選用。
再者，也可以采用在純水或超純水中添加界面活性劑等，制成電導(dǎo)率為500μs/cm以下，更好的是50μs/cm以下，最好的是0.1μs/cm以下(比電阻為10MΩ·cm以上)的液體，代替純水或超純水。這樣，在純水或超純水中添加界面活性劑，即可在基片W和離子交換體88、90的界面上形成一層能防止離子移動的具有均勻的抑制作用的膜層，這樣，能夠緩和離子交換(金屬的溶解)的集中，提高被加工物的平面性。在此，界面活性劑濃度優(yōu)選為100ppm以下。而且，若電導(dǎo)率值太高，則電流效率下降，加工速度降低。使用的液體的電導(dǎo)率，一般為500μs/cm以下，較好的是50μs/cm以下，更好的是0.1μs/cm以下，這樣，能獲得所需的加工速度。
以下說明該實(shí)施方式的利用基片處理裝置的基片處理(電解加工)。首先，例如圖1B所示，在表面上形成銅膜6作為導(dǎo)電體膜(被加工部)的基片W，其存放用的片架放置在裝卸部30上，利用傳送機(jī)械手36從該片架中取出1片基片W。傳送機(jī)械手36根據(jù)需要，把取出的基片W傳送到翻轉(zhuǎn)機(jī)32上，進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，使基片W的已形成了導(dǎo)電體膜(銅膜6)的表面向下。
傳送機(jī)械手36收取已翻轉(zhuǎn)的基片W，將其傳送到電解加工裝置34上，利用基片保持部42來對其進(jìn)行吸附保持。使臂桿40移動，把保持基片W的基片保持部42移動到電極部46的正上方的加工位置上。然后，對上下移動用電機(jī)50進(jìn)行驅(qū)動，使基片保持部42下降，使該基片保持部42內(nèi)所保持的基片W接觸或者接近電極部46的離子交換體90的表面。在此狀態(tài)下，對自轉(zhuǎn)用電機(jī)58進(jìn)行驅(qū)動，使基片W旋轉(zhuǎn)，同時對空心電機(jī)60進(jìn)行驅(qū)動，使電極部46進(jìn)行渦旋運(yùn)動。這時，把純水或超純水從純水噴嘴96的噴射口98噴射到基片W和電極部件82之間，并且，通過各電極部46的穿通孔100而使純水或超純水包含在離子交換體88內(nèi)。在該實(shí)施方式中，供給到離子交換體88內(nèi)的純水或超純水，從各電極部件82的長邊方向端部中排出。
然后，利用電源48把規(guī)定的電壓加到加工電極86a和供給電極86b之間，利用由離子交換體88、90生成的氫離子或氫氧化物離子，在加工電極(陰極)86a上，對基片W表面的導(dǎo)電體膜(銅膜6)進(jìn)行電解加工。而且，在本實(shí)施方式中，在電解加工中對往復(fù)移動用電機(jī)56進(jìn)行驅(qū)動，使臂桿40和基片保持部42向Y方向(參見圖5和圖9)移動。這樣，在該實(shí)施方式中，使電極部46進(jìn)行渦旋運(yùn)動，一邊使基片W向與電極部件82的長邊方向相垂直的方向上進(jìn)行移動，一邊進(jìn)行加工。但是例如，也可以一邊使電極部46向與電極部82的長邊方向相垂直的方向進(jìn)行移動，一邊使基片W進(jìn)行渦旋運(yùn)動。并且，為取代渦旋運(yùn)動，也可以向Y方向(參見圖5和圖9)進(jìn)行直進(jìn)往復(fù)運(yùn)動。
在電解加工中，在加工電極86a和供電電極86b之間所加的電壓或者其間所流過的電流，由監(jiān)視部38進(jìn)行監(jiān)視，檢測出結(jié)束點(diǎn)(加工終點(diǎn))。也就是說，若在施加相同電壓(電流)的狀態(tài)下進(jìn)行電解加工，則由于材料不同，所以流過的電流(所加的電壓)產(chǎn)生差異。例如圖11A所示，若在表面上依次使材料B和材料A進(jìn)行成膜的基片W的該表面上進(jìn)行電解加工時，對流過的電流進(jìn)行監(jiān)視，則在對材料A進(jìn)行電解加工期間，流過一定的電流。但在轉(zhuǎn)移到不同材料B的加工時，流過的電流發(fā)生變化。同樣，在加工電極和供電電極之間所加的電壓，也如圖11B所示，在對材料A進(jìn)行電解加工期間，施加一定的電壓。但是在轉(zhuǎn)移到不同的材料B的加工時，所加電壓發(fā)生變化。而且，圖11A表示，對材料B進(jìn)行電解加工時，與對材料A進(jìn)行電解加工時相比，電流很難流過；圖11B表示，對材料B進(jìn)行電解加工時，與對材料A進(jìn)行加工時相比較，電壓增高。這樣一來，通過對該電流或電壓的變化進(jìn)行監(jiān)視，即可準(zhǔn)確地檢測出結(jié)束點(diǎn)。
而且，以上說明了利用監(jiān)視部38來對加工電極86a和供電電極86b之間所加的電壓、或者其間所流過的電流進(jìn)行監(jiān)視，檢測出加工終點(diǎn)。但也可以在該監(jiān)視部38，對加工中的基片狀態(tài)的變化進(jìn)行監(jiān)視，檢測出任意設(shè)定的加工終點(diǎn)。在此情況下，加工終點(diǎn)表示對被加工面的指定部位已達(dá)到了所需的加工量的時間、或者具有與加工量的相關(guān)關(guān)系的參數(shù)達(dá)到了相當(dāng)于所需加工量的量的時刻。這樣，在加工途中，也能任意設(shè)定并檢測出加工終點(diǎn)，因此，能夠進(jìn)行多段工藝的電解加工。
電解加工結(jié)束后，切斷電源48的連接，使基片保持部42和電極部46停止旋轉(zhuǎn)，然后，使基片保持部42上升，使臂桿40移動，把基片W傳遞到傳送機(jī)械手36內(nèi)。取到了基片W的傳送機(jī)械手36根據(jù)需要把基片W傳送到翻轉(zhuǎn)機(jī)32上，使基片W進(jìn)行翻轉(zhuǎn)后，使基片W返回到裝卸部30的片架內(nèi)。
在此，在使用像超純水那樣的液體本身的電阻值大的液體的情況下，使離子交換體90與基片W相接觸，能夠減小電阻，所加電壓也可減小，功耗也可降低。該“接觸”并不表示例如像CMP那樣把物理能量(應(yīng)力)施加到被加工件上，進(jìn)行“按壓”。所以，在該實(shí)施方式中的電解加工裝置中，為了使基片W接觸或者接近電極部46，采用上下移動用電機(jī)50，并不具有例如在CMP裝置中，對基片和研磨部件積極地進(jìn)行按壓的按壓機(jī)構(gòu)。也就是說，在CMP中一般用20～50kPa左右的按壓力來把基片按壓到研磨面上，但是，在該實(shí)施方式的電解加工裝置中，例如利用20kPa以下的壓力使離子交換體90接觸基片W即可，即使用10kPa以下的壓力也能獲得充分的清除加工效果。
在該實(shí)施方式中，在使基片W和電極部件82的離子交換體90相接觸進(jìn)行加工的情況下，在電極部46的離子交換體90和基片W的被加工面的接觸范圍內(nèi)進(jìn)行加工，所以，離子交換體90和基片W的被加工面的接觸寬度，必須用基片W的按壓量(即電極部46和基片W之間的距離)來進(jìn)行調(diào)整。然而，由于電極部件82是縱長形狀，所以，對電極部46和基片W之間的距離很難沿長邊方向全長精密地進(jìn)行調(diào)整。并且，在加工中，電極部46進(jìn)行渦旋運(yùn)動，基片W向Y方向(參見圖5和圖9)進(jìn)行移動，所以隨著其相對移動，可能使上述距離發(fā)生變化。再者，各電極部件82的離子交換體90的安裝狀態(tài)不同，可能使各離子交換體9的高度產(chǎn)生偏差，發(fā)生同樣的問題。
例如圖12A所示，電極部46的上表面和基片W之間的距離為h1(＝17.7mm)的情況下，離子交換體90和基片W的被加工面的接觸寬度為W1(＝4.4mm)。如圖12B所示，電極部46的上表面和基片W之間的距離為h2(＝17.5mm)的情況下，離子交換體90和基片W的被加工面的接觸寬度為W2(＝5.2mm)，接觸寬度變化很大。電解加工在離子交換體90和基片W的被加工面的接觸范圍內(nèi)進(jìn)行，所以，這樣，離子交換體90的加工所使用的部分的接觸寬度若發(fā)生變化，則可能無法均勻地加工。
從這一觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選設(shè)置接觸寬度限制部，以便把離子交換體90加工所使用的部分和基片W的接觸寬度限制在一定范圍內(nèi)。圖13A是表示具有這種接觸寬度限制部的、本發(fā)明另一實(shí)施方式的電解加工裝置中的電極部件的剖面圖。圖13B是圖13A的局部放大圖。在該實(shí)施方式中，采用絕緣膜作為接觸寬度限制部。也就是說，如圖13A和圖13B所示，在離子交換體90的頂部以外的表面上貼附了絕緣膜102，僅在離子交換體90頂部的寬度W3(例如4mm)的范圍內(nèi)使離子交換體90露出。該絕緣膜102是電絕緣物即可，例如可以采用厚度0.1mm的乙烯帶子。
在用這種電極部件82進(jìn)行加工的情況下，把基片的按壓量設(shè)定在規(guī)定的按壓量以上，至少使離子交換體90露出的寬度W3的部分與基片相接觸。這樣，如圖14A所示，在電極部46的上表面和基片W之間的距離為h3(＝17.7mm)的情況下，電極部件82和基片W的被加工面的接觸寬度為W4(＝4.6mm)。離子交換體90實(shí)際上與基片W的被加工面的接觸寬度為W5(＝3.5mm)。并且，如圖14B所示，在電極部46的上表面和基片W之間的距離為h4(＝17.5mm)的情況下，電極部件82和基片W的被加工面的接觸寬度為W6(＝5.2mm)。離子交換體90實(shí)際上與基片W的被加工面進(jìn)行接觸的寬度與圖14A所示的情況沒有變化，為W5(＝3.5mm)。所以，在該實(shí)施方式中，即使基片W的按壓量發(fā)生變化，也能夠利用貼附在離子交換體90表面上的絕緣膜102，來使基片W的被加工面和離子交換體90的接觸寬度保持一定，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的加工。
而且，在該實(shí)施方式中舉例說明了在離子交換體90頂部以外的表面?zhèn)壬腺N附了絕緣膜102。但也可以在離子交換體90頂部以外的背面?zhèn)壬腺N附絕緣膜，這時也能夠限制進(jìn)行離子交換的范圍，所以能夠期待同樣的效果。
圖15A是表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的電解加工裝置中的電極部件的剖面圖。圖15B是圖15A的部分放大圖。該實(shí)施方式中的電極部件82利用沒有離子交換能力的部件作為接觸寬度限制部。也就是說，在該實(shí)施方式中，如圖15A、圖15B所示，離子交換體90的頂部以外的部分90a沒有離子交換能力，僅離子交換體90頂部寬度W7(例如4mm)部分90b具有離子交換體能力。這些部分90a、90b，例如在用鉛對沒有離子交換能力的部分90a進(jìn)行遮擋的狀態(tài)下，照射γ射線，進(jìn)行接枝聚合，即可形成一體化。
在該實(shí)施方式中，把基片的按壓量設(shè)定在規(guī)定的按壓量以上，至少使具有離子交換能力的部分90b的全面與基片相接觸。這樣，如圖16A所示，在電極部46的上表面和基片W之間的距離為h5(＝17.7mm)的情況下，離子交換體90和基片W的被加工面的接觸寬度為W8(＝4.4mm)。進(jìn)行加工的部分(即具有離子交換能力的部分)寬度為W9(＝4mm)。并且，如圖16B所示，在電極部46的上表面和基片W之間的距離為h6(＝17.5mm)的情況下，電極部件82和基片W的被加工面的接觸寬度為W10(＝5.2mm)。進(jìn)行加工的部分(即具有離子交換能力的部分)的寬度與圖16A所示的情況沒有變化，為W9(＝4mm)。所以，在該實(shí)施方式中，即使基片W的按壓量發(fā)生變化，也能夠利用沒有離子交換能力的部件90a，來使進(jìn)行加工的部分的接觸寬度保持一定，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的加工。并且，在該實(shí)施方式中，可以省略像上述實(shí)施方式那樣的貼附絕緣膜102的麻煩。再者，貼附到離子交換體90表面?zhèn)壬系慕^緣膜102的厚度對上述接觸寬度多少有點(diǎn)影響，并且，在離子交換體90的背面?zhèn)壬腺N附絕緣膜102的情況下，由于電場周圍進(jìn)入到離子交換體90表面內(nèi)，所以該表面的加工有可能產(chǎn)生一點(diǎn)偏差。在該實(shí)施方式中，如果使用一種離子交換體90，使具有離子交換能力的部分90b和沒有離子交換體能力的部分90a形成一體化，那么能夠消除這種影響。
圖17A是表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的電解加工裝置中的電極部件中使用的離子交換體的局部斜視圖。圖17B是表示安裝了圖17A所示的離子交換體的電極部件的局部斜視圖。在該實(shí)施方式的電極部件82中，在離子交換體中設(shè)置了凸部作為接觸寬度限制部。也就是說，如圖17A和圖17B所示，離子交換體90在頂部具有寬度W11的凸部90c，這種凸部90c，利用與凸部90c的形狀相對應(yīng)的模子來對離子交換體90進(jìn)行擠壓加工，即可制成。
在該實(shí)施方式中，把基片的按壓量設(shè)定在規(guī)定的按壓量以上，至少使離子交換體90的凸部90c全面與基片相接觸。這樣，基片W從圖18A所示的位置被按壓到下方，如圖18B所示，與離子交換體90的凸部90c的表面相接觸，再者，如圖18C所示，即使按距離d被向下按壓，離子交換體90也僅在基片W和凸部90c全面上接觸，使接觸寬度一定。所以，在該實(shí)施方式中，利用設(shè)置在離子交換體90上的凸部90c，即使基片W的按壓量發(fā)生變化，也能夠使基片W的被加工面和離子交換體90的接觸寬度保持一定，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的加工。
并且，在此情況下，如圖19所示，也可以在凸部90c的內(nèi)部，例如插入對電化學(xué)來說性能穩(wěn)定(非活性)的部件104，例如氟樹脂等。通過在離子交換體90的凸部90c內(nèi)部插入這種部件104，能夠提高離子交換體90的機(jī)械強(qiáng)度。并且，如圖20A所示，也可以僅在離子交換體90的一部分上按照沿電極部件82的長邊方向規(guī)定間距設(shè)置凸部90c。在此情況下，如圖20B所示，也可以縮小凸部90c的沿電極部件82的長邊方向的寬度。這樣，若縮小凸部90c的沿電極部件82長邊方向的寬度，則與圖20A所示的電極部件82相比，容易往被加工面上供應(yīng)純水或超純水，能夠防止因純水或超純水不足而造成加工異常。
圖21是表示本發(fā)明再另一實(shí)施方式的電解加工裝置中的電極部的剖面圖。圖22是圖21的局部放大圖。該實(shí)施方式的電極部46a和上述例一樣，具有形成矩形狀，直線狀進(jìn)行延伸的多個電極200，這些電極200并列地布置在平板狀的基座84a上。在該實(shí)施方式中，在電極200的上表面沒有離子交換體。這些電極200交替地與電源的陰極和陽極相連接，在該例中，與電源的陰極相連接的電極200成為加工電極202a，與陽極相連接的電極200成為供電電極202b。
如圖22所示，在電極部46a的基座84a的內(nèi)部形成流路204，以便向被加工面供應(yīng)純水，更好的是超純水和電解液。該流路204通過流體供給管206與流體供給源(無圖示)進(jìn)行連接。在各電極200兩側(cè)上設(shè)置了流體供給噴嘴208，以便把從流路204供給的純水或電解液等供給到基片W和電極200之間。在該流體供給噴嘴208上，沿長度方向按規(guī)定間距在多個部位上設(shè)置了用于向基片W和電極200的對置部分和接觸部分噴射純水或電解液等的供給口210。流路204內(nèi)的純水和電解液等從該流體供給噴嘴208的供給口210，向基片W的被加工面全區(qū)內(nèi)供給。
并且，在各電極200的內(nèi)部，形成了與流路204相連通在上下方向上穿通的穿通孔212。利用這種結(jié)構(gòu)，流路204內(nèi)的純水和電解液等，通過穿通孔212供給到電極200和基片W之間。而且，在電極200和流體供給噴嘴208之間插裝保持板214。
如該實(shí)施方式所示，也可以不在電極200表面上設(shè)置離子交換體，若采用此例，則并列地布置多個電極200，從與被加工面相對置的面來使供電電極202b和加工電極202a進(jìn)行接近，例如能夠很容易地向基片上的導(dǎo)電性膜6(參見圖1B)供電。并且，分別按等間隔布置相同形狀的供電電極202b和加工電極202a，所以在基片上供電電極202b和加工電極202a所占的比率幾乎相等，所以其優(yōu)點(diǎn)是，供電部分不會集中到基片的數(shù)個部位上，能夠?qū)恼麄€面均勻地供電。
在圖21和圖22所示的例子中表示不設(shè)置離子交換體的情況，但也可以在電極和被加工物之間插設(shè)離子交換體以外的部件。在此情況下，該部件采用海棉等具有通液性的部件，能夠通過電極和被加工物之間的液體來使離子移動。
而且，在電極和被加工物之間不插裝部件的情況下，對被加工物和各電極之間的距離以及互相鄰接的電極間距離進(jìn)行設(shè)定，使被加工物和各電極之間的電阻小于互相鄰接的正負(fù)電極之間的電阻，離子的移動主要是在電極和被加工物之間進(jìn)行，而不是主要在相鄰電極之間進(jìn)行。這樣，電流優(yōu)先向供電電極→被加工物→加工電極流動。
利用該實(shí)施方式的電解加工裝置來腐蝕清除基片W表面上的成膜或附著的不需要的釕膜時，在加工電極202a和供電電極202b以及基片W的被加工部的釕膜之間，例如供給含有鹵素化合物的電解液。然后，把電源的陽極連接到供電電極202b上，把陰極連接到加工電極202a上，這樣，以基片W表面的釕膜作為陽極，以加工電極202a為陰極，把電解液供給到基片W和加工電極202a以及供電電極202b之間，對面對加工電極202a的部位進(jìn)行腐蝕清除。
對鹵化物進(jìn)行溶解的溶劑，例如可以采用水或乙醇類、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲亞砜等有機(jī)溶劑?？梢愿鶕?jù)加工的釕膜的用途、加工后所需的清洗、表面狀態(tài)等而適當(dāng)進(jìn)行選擇。對于半導(dǎo)體制作中所使用的基片，為了盡量避免雜質(zhì)污染，可以使用純水，更好的是使用超純水。
并且，鹵化物可以是以下的任何一種，只要具有以下作用即可在將其溶液作為電解液時，通過電化學(xué)相互作用能夠?qū)︶懩みM(jìn)行腐蝕加工，而且在電解中生成的化合物與釕反應(yīng)，使反應(yīng)物溶解到電解液中，或者進(jìn)行揮發(fā)而被清除掉。例如可以利用以下電解液HCl、HBr、HI的水溶液那樣的鹵化氫酸的水溶液、HClO3、HBrO3、HIO3、HClO、HBrO、HIO那樣的鹵羰鹽水溶液NaClO3、KClO3、NaClO、KClO那樣的鹵羰酸鹽的水溶液、像NaCl、KCl那樣的中性鹽水溶液作為電解液。根據(jù)加工后的釕的用途和殘留物質(zhì)的影響、釕的膜厚、釕的基底膜特性等而適當(dāng)選用即可。
在該電解加工裝置中，和上述例一樣，通過基片保持部42(參見圖5和圖6)，使基片W接近乃至接觸加工電極202a和供電電極202b，一邊旋轉(zhuǎn)，一邊使電極部46a進(jìn)行渦旋運(yùn)動。這樣，利用電化學(xué)反應(yīng)來腐蝕去除釕膜，同時由電解而生成的鹵化物和釕進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，對釕膜進(jìn)行腐蝕去除。加工后的表面利用從超純水供給噴嘴(無圖示)供給的超純水進(jìn)行清洗。
鹵化物的濃度，一般為1mg/l～10g/l，更好的是100mg/l～1g/l。鹵化物的種類、加工時間、加工面積、作為陽極的釕膜和作為陰極的加工電極的距離、電解電壓等，可以根據(jù)電解加工后的基片表面狀態(tài)和廢液處理能力等而適當(dāng)決定。例如，使用低濃度的電解液，提高電解電壓，能夠減少藥液使用量；若提高電解液的濃度，則能加快加工速度。
圖23是表示本發(fā)明再另一實(shí)施方式的電解加工裝置中的電極部的剖面圖。圖24是圖23的局部放大圖。該實(shí)施方式的電極部146具有直線狀延伸的多個電極部件182。該電極部件182按等間距并列地布置在平板狀的基座184上。
如圖24所示，各電極部件182具有與電源相連接的電極186、以及對電極186表面整體進(jìn)行覆蓋的離子交換體(離子交換膜)190。離子交換體190利用布置在電極186兩側(cè)上的保持板185而安裝在電極186上。該離子交換體190例如由無紡布構(gòu)成，該無紡布具有陰離子交換基或陽離子交換基。
并且，在相鄰的電極部件182的電極186上交替地連接電源的陽極和陰極，例如把電極(加工電極)186a連接到電源的陰極上；把電極(供電電極)186b連接到陽極上。例如，在加工銅的情況下，因?yàn)樵陉帢O側(cè)產(chǎn)生電解加工作用，所以，與陰極相連接的電極186成為加工電極186a，與陽極相連接的電極186變成供電電極186b。這樣，在該實(shí)施方式中，加工電極186a和供電電極186b并列交替地進(jìn)行布置。
在電極部146的基座184的內(nèi)部，形成了流路192，用來向被加工面上供應(yīng)純水，更好的是供應(yīng)超純水。該流路192通過純水供給管194而與純水供給源(無圖示)相連接。在各電極部件182的兩側(cè)上設(shè)置了純水噴射噴嘴196，以便把從流路192供應(yīng)的純水或超純水噴射到基片W和電極部件182的離子交換體190之間。在該純水噴嘴196上沿長邊方向在多個位置上設(shè)置了噴射口198，以便把純水或超純水噴射到與電極部件182面對的基片W的被加工面，即基片W和離子交換體190的接觸部分上。從該純水噴嘴196的噴射口198把流路192內(nèi)的純水或超純水供給到基片W的整個被加工面上。這里，如圖24所示，純水噴嘴196的高度低于電極部件182的離子交換體190的高度。在使基片W接觸到電極部件182的離子交換體190上時，也不會使純水噴嘴196與基片W相接觸。并且，在各電極部件182的電極186內(nèi)部，形成了從流路192連通到離子交換體190上的連通孔199。利用這種結(jié)構(gòu)，能夠把流路192內(nèi)的純水或超純水通過穿通孔199而供給到離子交換體190上。其他結(jié)構(gòu)與圖5～圖10所示的例子相同。
在該實(shí)施方式的電解加工裝置中，和上述一樣，在使由基片保持部42(參見圖5和圖6，下同)進(jìn)行保持的基片W接觸或者接近電極部146的離子交換體190表面的狀態(tài)下，使電極部146進(jìn)行渦旋運(yùn)動。該渦旋運(yùn)動是加工電極186a和基片W在Y方向(參見圖23，下同)上相對運(yùn)動的第1相對移動，利用該渦旋運(yùn)動來形成沿Y方向的往復(fù)相對運(yùn)動。與該渦旋運(yùn)動的同時，使基片保持部42中所保持的基片W在Y方向上按規(guī)定距離進(jìn)行移動，在基片W和加工電極186a之間進(jìn)行第2相對運(yùn)動。這時，從純水噴嘴196的噴射口198中向基片W和電極部件182之間噴射純水或超純水，并且，通過各電極部146的穿通孔199而使離子交換體190內(nèi)包含純水或超純水。在該實(shí)施方式中，供給到離子交換體190內(nèi)的純水或超純水從各電極部件182的長邊方向端部排出。
然后，利用電源在加工電極186a和供電電極186b之間施加規(guī)定的電壓，利用由離子交換體190生成的氫離子或氫氧化物離子，在加工電極(陰極)186a上對基片W的表面進(jìn)行導(dǎo)電體膜(銅膜6)的電解加工。而且，在該實(shí)施方式中，在電解加工中不使基片保持部42中所保持的基片W旋轉(zhuǎn)，即可進(jìn)行加工。
在電解加工中，在加工電極186a和供電電極186b之間所加的電壓，或者其間所流過的電流，由監(jiān)視部38(參見圖4)進(jìn)行監(jiān)視，對結(jié)束點(diǎn)(加工終點(diǎn))進(jìn)行檢測，和上述方法相同。
電解加工結(jié)束后，切斷電源連接，使電極部146停止渦旋運(yùn)動，把加工后的基片W傳送到下一工序。
在此，考慮到一個加工電極，如圖25A所示，在電解加工中，基片W僅在接觸或接近加工電極220表面的離子交換體230的范圍L內(nèi)進(jìn)行加工。利用該加工電極220進(jìn)行加工的基片W沿Y方向(與加工電極220的長邊方向相垂直的方向)的單位時間的加工量，形成圖25B所示的分布。由于電場集中在加工電極220的端部220a處，所以，如圖25B所示，加工電極220的端部220a附近的加工速率高于中央附近220b。
這樣，在一個加工電極220中產(chǎn)生加工量的偏差，但是該實(shí)施方式中，如上所述，使電極部146進(jìn)行渦旋運(yùn)動，使基片W和加工電極186a(參見圖23)在Y方向上進(jìn)行往復(fù)相對運(yùn)動(第1相對運(yùn)動)，這樣來減小該加工量的偏差。圖25C是表示使加工電極渦旋運(yùn)動(第1相對運(yùn)動)時的基片W沿Y方向的單位時間的加工量的曲線圖。如圖25C所示，雖然通過渦旋運(yùn)動能夠減小加工量的偏差，但是不能完全消除偏差。
該實(shí)施方式，除了上述渦旋運(yùn)動(第1相對運(yùn)動)外，還在電解加工中使基片保持部42中所保持的基片W在Y方向上按規(guī)定距離進(jìn)行移動，在基片W和加工電極220之間進(jìn)行第2相對運(yùn)動，因此消除了上述加工量的偏差。也就是說，如圖26A所示，在僅進(jìn)行了上述渦旋運(yùn)動(第1相對運(yùn)動)的情況下，沿基片W的Y方向，加工量產(chǎn)生差別，對每個間距P分別表示出同一形狀的加工量分布。但在電解加工中，對圖5和圖6所示的往復(fù)移動用電機(jī)56進(jìn)行驅(qū)動，使臂桿40和基片保持部42在Y方向(參見圖23)上按照圖26A所示的間距P的整數(shù)倍進(jìn)行移動，在基片W和加工電極220之間進(jìn)行第2相對運(yùn)動。在電解加工中，與上述第1相對運(yùn)動同時進(jìn)行這種第2相對運(yùn)動的情況下，例如在按間距P的等倍進(jìn)行移動的情況下，圖26B所示的基片W上的點(diǎn)Q，按照相當(dāng)于面積SQ的加工量來進(jìn)行加工，圖26C所示的基片W上的點(diǎn)R，按照相當(dāng)于面積SR的加工量來進(jìn)行加工。這里，各加工量分布的形狀互相相等，所以，這些面積SQ、SR互相相等，在基片W上的點(diǎn)Q和點(diǎn)R上的加工量相等。這樣，和第1相對運(yùn)動同時進(jìn)行第2相對運(yùn)動，因此能夠?qū)琖的全面進(jìn)行均勻的加工。在此情況下，優(yōu)選第2相對運(yùn)動的移動速度是一定的。
這里，也可以反復(fù)進(jìn)行上述第2相對運(yùn)動，使基片W相對于加工電極220在Y方向上進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動。在該情況下去路和回路的移動距離均必須是上述間距P的整數(shù)倍。但不一定要使去路的移動距離和回路的移動距離相等，也可以使其互不相同。例如使去路的移動距離是間距P的2倍，使回路的移動距離是間距P的等倍數(shù)。
如上所述，和第1相對運(yùn)動同時進(jìn)行第2相對運(yùn)動。這樣，能夠?qū)φ麄€基片W面均勻地進(jìn)行加工。在實(shí)際加工中，在加工電極的長邊方向上每單位面積的加工速率有偏差，或者各個加工電極的加工速率不同，有時不能實(shí)現(xiàn)均勻加工。在此情況下，優(yōu)選如下所述進(jìn)行第2相對運(yùn)動。
首先，在圖27A所示的狀態(tài)下，如上所述按照間距P的整數(shù)倍使基片W相對于加工電極220在Y1方向上移動。然后，對自轉(zhuǎn)用電機(jī)58(參見圖5和圖6)進(jìn)行驅(qū)動，使基片W沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)90度之后，按照間距P的整數(shù)倍來使基片W在Y2方向上移動(參見圖27B)。同樣，使基片W沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)90度之后，按相當(dāng)于間距P的整數(shù)倍來使基片W在Y1方向上移動(參見圖27C)，再者，使基片W沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)90度之后，按照間距P的整數(shù)倍來使基片W在Y2方向上移動(參見圖27D)。這樣，使基片W的第2相對運(yùn)動的方向在去路(向Y1方向的移動)和回路(向Y2方向的移動)進(jìn)行變化，所以即使加工電極的加工速率多少有些偏差，也能夠使該偏差均勻地分散在基片W上，從總體來看能夠抵消加工的不均勻性。
在此情況下，如圖27A～圖27D所示，優(yōu)選反復(fù)進(jìn)行規(guī)定角度的旋轉(zhuǎn)，在基片電解加工結(jié)束前至少使基片W旋轉(zhuǎn)一圈。而且，在圖27A～27D所示的例中，使基片W每次旋轉(zhuǎn)90度，在4個方向上進(jìn)行第2相對運(yùn)動。但并不僅限于此。例如也可以使基片W每次旋轉(zhuǎn)45度，在8個方向上進(jìn)行第2相對運(yùn)動。并且，也可以不是在去路和回路上使基片W的第2相對運(yùn)動方向進(jìn)行變化，而是在每次往復(fù)運(yùn)動進(jìn)行一次變化。
并且，在圖27A～27D所示的例中，舉例說明了在去路(向Y1方向的移動)和回路(向Y2方向的移動)上，使基片W的第2相對運(yùn)動方向進(jìn)行變化。但是，也可以如圖28A～28D所示，在使基片W向Y1方向移動后，使用基片W邊旋轉(zhuǎn)邊上升，返回到原來位置上，再次使基片W向Y1方向移動。這樣，使基片W的第2相對運(yùn)動的方向，以第2相對運(yùn)動的一個方向(在上述例中為Y1方向)的運(yùn)動為單位進(jìn)行變化，能夠抵消電極形狀，電荷集中、離子交換體的影響所造成的加工失真。
或者，如圖29的箭頭所示，也可以在第2相對運(yùn)動中的去路和回路之間，使基片W的位置在加工電極220的長邊方向上進(jìn)行偏移，在去路和回路中使相對于加工電極220的第2相對運(yùn)動的長邊方向的位置進(jìn)行變化。這樣一來，在加工電極220的長邊方向上即使加工速率多少有些偏差，也能夠使該偏差在基片W上均勻分散，從整體上看能夠消除加工的不均勻性。在此情況下，也可以不是基片W相對于加工電極220的第2相對運(yùn)動的長邊方向位置在去路和回路中發(fā)生變化，而是以第2相對運(yùn)動的一個方向的運(yùn)動為單位進(jìn)行變化。并且，如圖30A和圖30B所示，也可以是在第2相對運(yùn)動中，使基片W的位置在與加工電極220的長邊方向相垂直的方向上進(jìn)行偏移。
并且，也可以對每個加工步驟(也就是說，在第2相對運(yùn)動中，對應(yīng)于由第1相對運(yùn)動所產(chǎn)生的間距的整數(shù)倍而進(jìn)行移動的周期)，使加工電極和供電電極之間所施加的電壓和/或電流進(jìn)行變化，對加工速率適當(dāng)進(jìn)行控制。例如，圖31A和圖31B所示，進(jìn)行最后工序的時間TL中，例如進(jìn)行圖27D所示的工序的時間中的所加電流減小，使基片W上的膜厚達(dá)到目標(biāo)值?；蛘咭部梢允闺娏鞅３衷瓲顟B(tài)，對每個加工步驟分別使第2相對運(yùn)動的速度(掃描速度)進(jìn)行變化，對加工速率適當(dāng)進(jìn)行控制。
在上述實(shí)施方式中，舉例說明了各電極部件182并列地按等間距進(jìn)行布置。如圖32A所示，本發(fā)明也能適用于各電極部件182不按等間距進(jìn)行布置的情況。在此情況下，只要是進(jìn)行的第2相對運(yùn)動按照第1相對運(yùn)動的加工量分布的間距的整數(shù)倍，就能夠?qū)琖的整個面均勻地進(jìn)行加工。并且，如圖32B所示，本發(fā)明也能適用于在表面上具有凹凸的貼附了離子交換體190a的平板狀加工電極186c。
在上述實(shí)施方式中，舉例說明了使電極部146進(jìn)行渦旋運(yùn)動，一邊使基片W在與電極部件182的長邊方向相垂直的方向上移動，一邊進(jìn)行加工。但例如也可以使基片W進(jìn)行渦旋運(yùn)動，進(jìn)行第1相對運(yùn)動，使電極部146在與電極部件182的長邊方向相垂直的方向上進(jìn)行移動，進(jìn)行第2相對運(yùn)動。并且第1相對運(yùn)動是具有一定軌道的循環(huán)運(yùn)動，結(jié)果是形成一個方向的往復(fù)相對運(yùn)動的即可，例如除了上述渦旋運(yùn)動外，也可以是向Y方向的直進(jìn)往復(fù)運(yùn)動，或者是形成橢圓形、四邊形、三角形等多角形狀的軌道的循環(huán)運(yùn)動。
在本發(fā)明中，也可以經(jīng)常改變電極部側(cè)的運(yùn)動速度。
并且，也可以在電極部的一個往復(fù)運(yùn)動中改變運(yùn)動速度。例如在往復(fù)運(yùn)動的軌道的端部(運(yùn)動折回點(diǎn)附近)，加快電極部的運(yùn)動速度，使電極相對于基片的某一點(diǎn)不會長時間滯后。
圖33是表示本發(fā)明的再另一實(shí)施方式中的電解加工裝置的主要部分的縱剖面圖。如圖33所示，電解加工裝置234具有使表面向下對基片W進(jìn)行吸附保持的基片保持部240、以及布置在基片保持部240的下方的電極部250?；３植?40借助于無圖示的升降機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)而上下移動自如，而且旋轉(zhuǎn)自如。并且，利用無圖示的渦旋運(yùn)動機(jī)構(gòu)來進(jìn)行渦旋運(yùn)動。再者，電極部250利用無圖示的往復(fù)直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)在水平方向上進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn)動。這樣，該實(shí)施方式利用輕量的基片保持部240來進(jìn)行機(jī)構(gòu)復(fù)雜、慣性大的渦旋運(yùn)動，其結(jié)構(gòu)簡單，用電極部250來進(jìn)行低速度的往復(fù)直線運(yùn)動，高效率地進(jìn)行基片W和電極部250之間的相對運(yùn)動。
圖34是表示圖33的電極部250的斜視圖。如圖33和圖34所示，電極部250具有旋轉(zhuǎn)自如的圓筒狀的多個旋轉(zhuǎn)部件260、以及介于鄰接的旋轉(zhuǎn)部件260之間的介入部件270。在這些旋轉(zhuǎn)部件260和介入部件270之間，上下積層的2種離子交換體280、290布置成曲折穿過(縫合狀)。離子交換體具有不同的特性，例如表面平滑的離子交換體在半導(dǎo)體晶片表面的銅研磨加工等中，具有良好的消除階差的能力。但離子交換容量小。并且，由無紡布構(gòu)成的離子交換膜，消除階差的能力差，但離子交換體容量大。在該實(shí)施方式中，把具有不同特性的2種離子交換體280、290組合起來使用，能夠互相取長補(bǔ)短。
上側(cè)的離子交換體280與被加工物相對面，所以優(yōu)選硬度大于下側(cè)的離子交換體290，而且具有良好的表面平滑性。在該實(shí)施方式中，使用厚度0.2mm的納菲昂(杜邦公司的商標(biāo))。這里所謂“硬度高”是指剛性高而且壓縮彈性率低。通過采用硬度高的材質(zhì)，對于圖形晶片等的被加工物表面的微細(xì)凹凸，加工部件難于仿形，所以，容易有選擇地僅除去圖形的凸部。并且，所謂“具有表面平滑性”，是指表面的凹凸小。也就是說離子交換體難于接觸被加工物圖形晶片等的凹部，所以容易有選擇地僅除去圖形的凸部。
優(yōu)選下側(cè)的離子交換體290采用離子交換容量大的離子交換體，在本實(shí)施方式中，采用把3層厚度1mm的C膜(無紡布離子交換體)重疊起來的多層結(jié)構(gòu)，增加了總的離子交換容量。由于采用這種離子交換容量大的離子交換體，所以，不會使電解反應(yīng)所生成的加工生成物(氧化物和離子)在離子交換體290內(nèi)積存到該積存容量以上，能夠防止積存在離子交換體290內(nèi)的加工生成物的形態(tài)發(fā)生變化，對加工速度及其分布造成影響。并且，能夠確保離子交換容量可以充分滿足作為目標(biāo)的被加工物的加工量。而且，如果離子交換體290的離子交換容量大，那么也可以不采用多層結(jié)構(gòu)，而由一片離子交換體來形成。
這樣，在該實(shí)施方式中，對具有表面平滑性的離子交換體280和離子交換容量大的離子交換體290進(jìn)行組合，于是用離子交換體290來彌補(bǔ)離子交換容易小的離子交換體280的缺點(diǎn)。也就是說，利用離子交換容易大的離子交換體290來進(jìn)行加工生成物的吸取，基片W的加工利用具有表面平滑性的離子交換體280來進(jìn)行，于是實(shí)現(xiàn)了高精度而且加工量大的加工。
并且，上側(cè)的離子交換體280采用通水性良好的材質(zhì)，效果更好。純水或超純水通過離子交換體280進(jìn)行流動。所以，能夠向促進(jìn)水分解反應(yīng)的官能團(tuán)(對強(qiáng)酸性陽離子交換材料為磺酸基)供應(yīng)充分的水，增加水分子的分解量，利用水流來清除由于和氫氧化物離子(或OH基)反應(yīng)而生成的加工生成物(也包括氣體)，能夠提高加工效率。所以，需要純水或超純水流，純水或超純水流優(yōu)選是均勻一致的。這樣，利用均勻一致的水流，能夠達(dá)到離子供給和加工生成物清除一致性和均勻性，從而達(dá)到加工效率的一致性和均勻性。而且離子交換體280，也可以是其原材料本身沒有通水性，通過形成多個孔而使水能夠流動(具有通水性)。并且，在離子交換體280的通水性差的情況下，優(yōu)選向離子交換體280的兩面供應(yīng)充分的水。
這種離子交換體280、290和上述情況一樣，例如利用付與了陰離子交換基或陽離子交換基的無紡布來構(gòu)成。
在此，如圖33和圖34所示，電極部250具有供給上側(cè)的離子交換體280進(jìn)行交換的上側(cè)供給機(jī)構(gòu)380、以及供應(yīng)下側(cè)的離子交換體290進(jìn)行交換的下側(cè)供給機(jī)構(gòu)390。上側(cè)供給機(jī)構(gòu)380具有卷繞了離子交換體280的供給卷軸381、用于卷繞已卷繞在供給卷軸381上的離子交換體280的卷繞軸382。被布置在供給卷軸381側(cè)的2個小徑輥383、384、以及被布置在卷繞軸382側(cè)的2個小徑輥385、386。并且，同樣，下側(cè)供給機(jī)構(gòu)390具有卷繞了離子交換體290的供給卷軸391、用于卷繞已被卷繞在供給卷軸391上的離子交換體290的卷繞軸392、被布置在供給卷軸391側(cè)的2個輥393、394、以及被布置在卷繞軸392側(cè)的2個輥395、396。
卷繞在上側(cè)供給機(jī)構(gòu)380的供給卷軸381上的離子交換體280，經(jīng)過輥383、384而插入到旋轉(zhuǎn)部件260和介入部件270之間而通過。再經(jīng)過輥385、386而與卷繞軸382相連接。并且，卷繞在下側(cè)供給機(jī)構(gòu)390的供給卷軸391上的離子交換體290經(jīng)過輥393、394，插入到旋轉(zhuǎn)部件260和介入部件270之間進(jìn)行通過。再經(jīng)過輥395、396而與卷繞軸392相連接。
上側(cè)供給機(jī)構(gòu)380的輥383、384、385、386和下側(cè)供給機(jī)構(gòu)390的輥393、394、395、396，分別構(gòu)成旋轉(zhuǎn)自如狀態(tài)，分別向離子交換體280、290施加一定的張力。在卷繞軸382、392上分別連結(jié)無圖示的電機(jī)，由這些電機(jī)來驅(qū)動卷繞軸382、392進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，分別對已卷繞在各供給卷軸381、391上的離子交換體280、290進(jìn)行卷繞。
圖35是圖33的C-C線剖面圖。圖36是圖33所示的旋轉(zhuǎn)部件的放大剖面圖。如圖35所示，旋轉(zhuǎn)部件260的軸262，由布置在旋轉(zhuǎn)部件260兩側(cè)上的汽缸264的上端上所安裝的軸承266進(jìn)行支承，能旋轉(zhuǎn)自如。旋轉(zhuǎn)部件260依靠汽缸264的驅(qū)動而進(jìn)行上下移動。在該實(shí)驗(yàn)例中，旋轉(zhuǎn)部件260與電源(無圖示)的陰極相連接，成為加工電極。利用這樣的結(jié)構(gòu)，使加工電極(旋轉(zhuǎn)部件)260相對于基片W形成接近和離開均很自如的狀態(tài)。
如圖36所示，在旋轉(zhuǎn)部件260的內(nèi)部，形成向旋轉(zhuǎn)部件260的軸向(圖34的X方向)延伸的通水孔260a，該通水孔260a與無圖示的純水供給源相連接。并且，在旋轉(zhuǎn)部件260的軸向的數(shù)個部位上形成了從通水孔260a延伸成放射狀的純水供給孔260b。旋轉(zhuǎn)部件260的上半部分的表面和離子交換體290互相接觸，從純水供給孔260b向離子交換體290內(nèi)供應(yīng)純水，更好的是供應(yīng)超純水。在旋轉(zhuǎn)部件260的下方，設(shè)置了外罩268，用于接收從純水供給孔260b供給的純水或超純水，利用該外罩268能夠高效率地向上方的離子交換體290內(nèi)供應(yīng)純水或超純水。
圖37是圖33所示的介入部件270的放大剖面圖。如圖37所示，介入部件270具有縱長的剖面形狀的基體272、以及設(shè)置在基體272頂部的供電電極274?；w272其形成時所用的材料是電化學(xué)性穩(wěn)定的、而且具有剛性的材料，例如工程塑料聚醚醚酮(PEEK)或聚苯硫醚(PPS)、氟樹脂等。并且，供電電極274由軟質(zhì)導(dǎo)電體而形成。
如圖37所示，在基體272內(nèi)部，形成了通水孔272a，它向介入部件270的長邊方向(圖34的X方向)延伸。該通水孔272a與無圖示的純水供給源相連接。并且，在沿介入部件270的長邊方向的多個部位上，形成了純水供給孔272b，該供給孔從通水孔272a向斜上方延伸。這樣從純水供給孔272b直接向基片W的被加工面供純水，更好的是供應(yīng)超純水。
而且，和上述情況一樣，為了取代純水或超純水，也可以使用電導(dǎo)率500μs/cm以下的液體或任意的電解液，例如在純水或超純水中添加了電解質(zhì)的電解液、以及在純水或超純水中添加了界面活性劑等的液體。
在本實(shí)施方式中，加工電極(旋轉(zhuǎn)部件)260連接到電源(無圖示)的陰極上，介入部件270的頂部的供電電極274與電源的陽極相連接。例如，在加工銅的情況下，在陰極側(cè)產(chǎn)生電解加工作用，所以與陰極相連接的電極成為加工電極，與陽極相連接的電極成為供電電極。根據(jù)加工材料不同，也可以把加工電極(旋轉(zhuǎn)部件)260連接到電源的陽極上，把供電電極274連接到電源的陰極上。
以下說明本實(shí)施方式的利用基片處理裝置的基片處理(電解加工)。首先，例如，圖1B所示，在表面上形成了銅膜6作為導(dǎo)電體膜(被加工部)的基片W，使形成了基片W的導(dǎo)電體膜(銅膜6)的表面向下，傳送到電解加工裝置234內(nèi)，用基片保持部240進(jìn)行吸附保持。并且，由基片保持部240保持的基片W接觸或者接近電極部250的離子交換體280的表面。例如把基片W在離子交換體280的表面上按壓約0.5mm。在此狀態(tài)下，使基片保持部240和基片W進(jìn)行渦旋運(yùn)動，同時使電極部250在Y方向(參見圖34、與加工電極260的長邊方向相垂直的方向)上進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn)動。這時，從介入部件270的純水供給孔272b中向基片W和電極部250之間噴射純水或超純水，通過加工電極260的純水供給孔260b使離子交換體290內(nèi)包含純水或超純水。
并且，利用電源在加工電極260和供電電極274之間，施加規(guī)定電壓，利用由離子交換體280、290生成的氫離子或者氫氧化物離子，在加工電極(陰極)260上對基片W表面的導(dǎo)電體膜(銅膜6)進(jìn)行電解加工。這時，進(jìn)行電解加工的范圍是基片W與離子交換體280(加工電極260)相接觸的范圍(如上所述，把基片W向離子交換體280表面上按壓約0.5mm的情況下，寬度5mm左右)。
在電解加工中，加工電極260和供電電極274之間所加的電壓，或者其間所流過的電流，用監(jiān)視部38(參見圖4)來進(jìn)行監(jiān)視，對結(jié)束點(diǎn)(加工終點(diǎn))的檢測和上述情況相同。
電解加工結(jié)束后，切斷電源的連接，使基片保持部240的渦旋運(yùn)動和電極部250的往復(fù)直線運(yùn)動停止。然后，把加工后的基片W傳送到下一工序。
在此，如上所述，繼續(xù)進(jìn)行電解加工，當(dāng)離子交換體的離子交換容量達(dá)到使用極限時，必須更換離子交換體。一般，這種離子交換體的更換，大多是由操作員以手工作業(yè)來進(jìn)行。在此情況下，當(dāng)更換離子交換體時，必須使裝置停止工作。裝置的停機(jī)時間很長。若采用本實(shí)施方式的電解加工裝置，則能夠利用上述供給機(jī)構(gòu)而自動地進(jìn)行離子交換體280、290的更換，所以，能夠高速更換離子交換體280、290。因此，能夠縮短因更換離子交換體280、290而造成的停機(jī)時間，提高處理能力。優(yōu)選該離子交換體280、290的更換，在電解加工時，即電解加工后，或者一次加工和下次加工之間的空隙中進(jìn)行。
并且，本實(shí)施方式的電解加工裝置，與各離子交換體280、290相對應(yīng)分別具有供給機(jī)構(gòu)380、390，因?yàn)閮H對需要更換的離子交換體利用對應(yīng)的供給機(jī)構(gòu)來進(jìn)行更換，所以，能夠降低裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)成本。
像該實(shí)施方式那樣，與基片W相接觸或者接近的離子交換體，采用具有表面平滑性的離子交換體280，不與基片W相接觸或者接近的離子交換體，采用離子交換容量大的離子交換體290。在此情況下，因?yàn)榫哂斜砻嫫交缘碾x子交換體280的離子交換容量小，所以，加工生成物的吸入的大部分，利用下側(cè)的離子交換容量大的離子交換體290來進(jìn)行。因此，吸入了加工生成物的離子交換體290的更換周期，比具有表面平滑性的離子交換體280的更換周期短。如果不更換高價(jià)的具有表面平滑性的離子交換體280，一直使用到磨損極限為止，只更換吸入加工生成物的離子交換體290，那么，能夠降低裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)成本。
在本實(shí)施方式的電解加工裝置234中，在僅更換離子交換體290的情況下，如圖38所示，對汽缸264進(jìn)行驅(qū)動，使加工電極260向下移動。并且，對連結(jié)在下側(cè)供給機(jī)構(gòu)390的卷繞軸392上的電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，把規(guī)定量的下側(cè)的離子交換體290卷繞到卷繞軸392上，對離子交換體290進(jìn)行更換。在此，上述加工生成物的吸入，僅在位于加工電極260和基片W之間的范圍內(nèi)來進(jìn)行。所以，這時的卷繞量相當(dāng)于以下的量，即該范圍的離子交換體290進(jìn)行替換，而且已使用的離子交換體290不在該范圍內(nèi)。
如上述那樣，位于加工電極260和基片W之間的范圍的離子交換體290更換結(jié)束后，如圖39所示，從卷繞軸392側(cè)的汽缸264起依次進(jìn)行驅(qū)動，使加工電極260上升，這是因?yàn)楫?dāng)使所有的加工電極260同時上升時，離子交換體290可能會被卡在介入部件270的下端部上。而且，也可以首先使中央部的加工電極260上升，然后依次使其兩側(cè)的加工電極260上升。在此情況下，因?yàn)榫砝@在卷繞軸392上的離子交換體290的一部分再次返回到供給軸391側(cè)，所以，優(yōu)選預(yù)先在卷繞軸392上卷繞較多的離子交換體290。
這樣，在該實(shí)施方式的電解加工裝置中，不接觸或者接近基片W的離子交換體290、即離子交換容量大的離子交換體290的更換周期，短于接觸或者接近基片W的離子交換體、即具有表面平滑性的離子交換體280的更換周期，不更換高價(jià)的具有表面平滑性的離子交換體280，一直使用到磨損極限為止，僅更換吸入了加工生成物的離子交換體290，能夠降低裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)成本。
并且，也可以同時更換離子交換體280、290兩者。在此情況下，如圖40所示，對汽缸264進(jìn)行驅(qū)動，使加工電極260向下移動。這時對上側(cè)供給機(jī)構(gòu)380的卷繞軸382以及下側(cè)供給機(jī)構(gòu)390的卷繞軸392上所連結(jié)的電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，把規(guī)定量的離子交換體280、290分別卷繞到卷繞軸380、392上，更換離子交換體280、290。
再者，該實(shí)施方式的電解加工裝置，在電解加工中也能更換離子交換體。也就是說，不使加工電極260下降，對連結(jié)在上側(cè)供給機(jī)構(gòu)380的卷繞軸382和/或下側(cè)供給機(jī)構(gòu)390的卷繞軸392上的電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，即可把離子交換體280和/或離子交換體290卷繞到卷繞軸382和/或卷繞軸392上，更換離子交換體280和/或離子交換體290。這樣，該實(shí)施方式的電解加工裝置234不停機(jī)即可更換離子交換體，所以，能夠進(jìn)一步縮短裝置的停機(jī)時間。
圖14表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的電解加工裝置中的主要部分的縱剖面圖。在圖14中，對于和上述圖33～40所示的實(shí)施方式中的部件或要素的作用或功能相同的部件或要素，標(biāo)注相同的符號，其說明局部省略。
在該實(shí)施方式中，對下側(cè)的離子交換體290進(jìn)行供給和更換的下側(cè)供給機(jī)構(gòu)490具有2個卷軸491、492、布置在卷軸491側(cè)的2個輥493、494、布置在卷軸492側(cè)上的2個輥495、496、以及布置在卷軸491、492下方的4個輥497a、497b、497c、497d。離子交換體290架設(shè)在卷軸491、輥493、494、495、496、卷軸492、輥497c和輥497d之間、以及輥497a和輥497b之間，其頭尾相接，在上述各部分之間進(jìn)行循環(huán)。
在電極部350下方，布置了用于對離子交換體290進(jìn)行再生回收的再生裝置300。例如，若使用已付加了陽離子交換基的作為離子交換體290，進(jìn)行銅電解加工，則在加工結(jié)束后，銅占有了離子交換體(陽離子交換體)290的離子交換基的大多數(shù)，使下次加工時的加工效率降低。并且，若離子交換體290采用付與了陰離子交換基的，進(jìn)行銅電解加工，則在離子交換體(陰離子交換體)290的表面上，生成和附著了銅氧化物的微粒子，有可能污染下表面處理基片的表面。再生裝置300在此情況下，對離子交換體290進(jìn)行再生，清除這些弊病。
該再生裝置300具有帶有下方開口的凹部302a的再生電極保持部302、布置在該凹部302a上的再生電極304、對凹部302a的下方開口端進(jìn)行堵塞的隔板306、以及布置在隔板306下方的電極部308。在隔板306和電極部308之間布置了交付再生的離子交換體290。在再生電極保持部302的內(nèi)部，形成了由隔板306分隔的排出部310。并且，在再生電極保持部302中分別形成了與該排出部310相連通的液體入口302b和液體出口302c。這樣，從液體入口302b向排出部310內(nèi)供應(yīng)液體，供給到該排出部310內(nèi)的液體，在排出部310內(nèi)裝滿后在該液體內(nèi)一邊對再生電極304進(jìn)行浸漬，一邊使液體按一個方向流過排出部310，從液體出口302c依次排出到外部。
優(yōu)選隔板306不會妨礙從送去再生的離子交換體290中除去的雜質(zhì)離子的移動，而且，能夠防止在排出部310的內(nèi)部的隔板306和再生電極304之間流動的液體(也包含液體中的離子)向離子交換體290側(cè)滲透。具體例是，離子交換體能夠有選擇地透過陽離子或陰離子，而且采用膜狀的離子交換體，這樣，能夠防止在隔板306和再生電極304之間流動的液體侵入到離子交換體290側(cè)，能夠滿足上述要求。
在該實(shí)施方式中，作為隔板306使用的離子交換體，其具有的離子交換基與送去再生的離子交換體290相同。也就是說，離子交換體290若使用具有陽離子交換基的陽離子交換體，則隔板(離子交換體)306使用陽離子交換體；離子交換體290若使用具有陰離子交換基的陰離子交換體，則隔板(離子交換體)306使用陰離子交換體。
并且，供給到排出部310內(nèi)的液體，例如優(yōu)選是這樣的液體，即電解液，其電導(dǎo)率高，而且不會因?yàn)榕c從被處理離子交換體中除去的離子進(jìn)行反應(yīng)而生成難溶性或不溶性的化合物。也就是說，該液體是為了從送去再生的離子交換體290中移動出來通過了隔板306的離子，隨著該液體的流動而被排出到系統(tǒng)以外。這樣供給的液體，介質(zhì)常數(shù)高，而且不會因?yàn)榕c從離子交換體中除去的離子進(jìn)行反應(yīng)而生成不溶性的化合物。因此，能夠降低該液體的電阻，減小再生裝置300的功耗，而且能夠防止與雜質(zhì)離子進(jìn)行反應(yīng)而生成不溶性化合物(2次生成物)，附著在隔板306上。該液體根據(jù)排出的雜質(zhì)離子的種類而進(jìn)行選擇。例如，銅電解研磨所使用的離子交換體290進(jìn)行再生時可以使用濃度為1wt％以上的硫酸溶液。
再生電極304與電源的一個電極(例如陰極)相連接，電極部308與電源的另一個電極(例如陽極)相連接。進(jìn)行以下控制，例如在離子交換體290采用陽離子交換體的情況下，再生電極304為陰極；在離子交換體290采用陰離子交換體的情況下，再生電極304為陽極。
這樣，在再生電極304上連接電源的一個電極(例如陰極)，在電極部308上連接另一個電極(例如陽極)，在再生電極304和電極部308之間加電壓。這時，把液體供給到再生電極保持部302的內(nèi)部所設(shè)置的排出部310內(nèi)，在排出部310內(nèi)裝滿液體，在該液體中對再生電極304進(jìn)行浸漬，該液體在排出部310內(nèi)按一個方向流動，從液體出口302c中流出到外部。
這時，進(jìn)行控制，使再生電極304成為與離子交換體290(和隔板306)的極性相反。也就是說，離子交換體290(和隔板306)使用陽離子交換體的情況下，再生成電極304為陰極，電極部308為陽極，在離子交換體290(及隔板306)采用陰離子交換體的情況下，使再生電極304為陽極，電極部308為陰極。這樣，使離子交換體290的離子向再生電極304移動，通過隔板306引入到排出部310內(nèi)，移動到該排出部310內(nèi)的離子，借助于供給到該排出部310內(nèi)的液體流而排出到系統(tǒng)外，對離子交換體290進(jìn)行再生。這時，在離子交換體290采用陽離子交換體的情況下，吸入到離子交換體290內(nèi)的陽離子，通過隔板306，移動到排出部310內(nèi)部，在使用了陰離子交換體的情況下，吸入到離子交換體290內(nèi)的陰離子通過隔板306，移動到排出部310內(nèi)部，對離子交換體290進(jìn)行再生。
如上所述，隔板306使用的離子交換體，其具有的離子交換基與送去再生的離子交換體290相同，因此能夠防止離子交換體290中的雜質(zhì)離子在隔板(離子交換體)306內(nèi)部的移動受到隔板(離子交換體)306的阻礙，防止功耗增大，而且能夠阻止隔板306和再生電極304之間所流過的液體(也包括液體中的離子在內(nèi))透過到離子交換體290側(cè)，能夠防止再生后的離子交換體290再被污染。再者，在隔板306和再生電極304之間供給液體，液體的導(dǎo)電率為50μs/cm以上，而且不會因?yàn)閺碾x子交換體290中被除去的離子與其進(jìn)行反應(yīng)而生成難溶性或不溶性化合物，所以，能夠減小該液體的電阻，減少再生部的功耗，而且，能夠防止與雜質(zhì)離子反應(yīng)而生成的不溶性化合物(2次生成物)附著到隔板306上，使再生電極304和電極部308之間的電阻發(fā)生變化，造成難于控制。而且，也可以使用電導(dǎo)率為500μs/cm以下的液體和電解液，以取代該純水或超純水。
這樣，若采用本實(shí)施方式的電解加工裝置，則能夠?qū)υ陔娊饧庸ぶ惺褂眠^的離子交換體290自動地進(jìn)行再生，所以，能降低運(yùn)轉(zhuǎn)成本，同時縮短停機(jī)時間。
在上述實(shí)施方式中，舉例說明了對2種離子交換體280、290進(jìn)行積層。但也可取代上側(cè)的離子交換體280，采用具有通水性的部件，例如在FET材料中形成了多個孔的薄膜等，在下側(cè)的離子交換體290表面上進(jìn)行積層。該具有通水性的部件，即使材料本身沒有通水性，也可以通過形成多個孔來使水流動(具有通水性)。并且，具有通水性的部件優(yōu)選是與下側(cè)的離子交換體290相比有平滑表面的部件。在此情況下，優(yōu)選離子交換體的更換周期短于具有通水性的部件的更換周期。并且，在上述實(shí)施方式中，舉例說明了旋轉(zhuǎn)部件260用作為加工電極。但也可以把旋轉(zhuǎn)部件260作為供電電極。
圖42是表示本發(fā)明的再另一實(shí)施方式中的電解加工裝置434的模式的縱剖面圖。如圖42所示，電解加工裝置434具有能上下移動而且在水平方向上搖動自如的臂桿440、垂直設(shè)置在臂桿440的自由端上，表面朝下，對基片W進(jìn)行吸附保持的基片保持部442、布置在基片保持部442的下方的圓板狀電極部444、以及與電極部444相連接的電源446。
臂桿440安裝在與搖動用電機(jī)448相連結(jié)的搖動軸450上端上，隨著搖動電機(jī)448的驅(qū)動在水平方向上進(jìn)行搖動。并且，該搖動軸450連結(jié)在上下方向上延伸的絲桿452上，隨著連結(jié)在絲桿452上的上下移動用電機(jī)454的驅(qū)動，和臂桿440一起進(jìn)行上下移動。而且也可以把汽缸連結(jié)在搖動軸450上，利用該汽缸的驅(qū)動而使搖動軸450上下移動。
基片保持部442通過軸458而連接在作為第1驅(qū)動部的自轉(zhuǎn)用電機(jī)456上，以便使在基片保持部442所保持的基片W和電極部444進(jìn)行相對移動，基片保持部442隨著自轉(zhuǎn)用電機(jī)456的驅(qū)動而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))。并且如上所述，臂桿440能夠上下移動和水平方向搖動。基片保持部442與臂桿440形成一體，能夠上下移動和水平方向搖動。
在電極部444的下方，設(shè)置了作為第2驅(qū)動部的中空電機(jī)460，以便使基片W和電極部444進(jìn)行相對移動，在該中空電機(jī)460的主軸462上，在偏離該主軸462中心的位置上，設(shè)置了驅(qū)動端464。并且，在電極部444的中央，在上述驅(qū)動端464上通過軸承(無圖示)進(jìn)行連結(jié)，形成旋轉(zhuǎn)自如狀態(tài)。并且，在電極部444和中空電機(jī)460之間，沿圓周方向設(shè)置了3個以上的與上述圖7所示結(jié)構(gòu)相同的自轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)。
并且，如圖42所示，在中空電機(jī)460的中空部的內(nèi)部，布置了作為純水供給部的純水供給管482，以便向電極部444的上表面供應(yīng)純水，最好供應(yīng)超純水。從該純水供給管482通過形成在電極部444上的穿通孔(無圖示)向電極部444的上表面供應(yīng)純水或超純水。
圖43是示意地表示電解加工裝置中的基片保持部442和電極部444的縱剖面圖。如圖43所示，電極部444具有圓板狀的加工電極484、圍繞在該加工電極484周圍的環(huán)狀供電電極486、以及對加工電極484和供電電極486進(jìn)行分離的環(huán)狀絕緣體488。加工電極484的上表面，用離子交換體400進(jìn)行覆蓋，并且供電電極486的上表面，用離子交換體402進(jìn)行覆蓋。這些離子交換體400、402，通過上述絕緣體488互相進(jìn)行分離。
在該實(shí)施方式中，把加工電極484連接到電源446的陰極上，把供電電極486連接到電源446的陽極上。和上述情況一樣，根據(jù)加工材料不同，也可以把連接在電源446陰極上的電極作為供電電極，把連接在陽極上的電極作為加工電極。
圖44是表示基片保持部442的細(xì)節(jié)的縱剖面圖。圖45是圖44的D-D線的剖面圖。圖46是圖44的E-E線的剖面圖。如圖44所示基片保持部442具有在軸458下端上用無圖示的螺栓進(jìn)行固定的大致上呈圓盤狀的法蘭盤部500、以及布置在法蘭盤部500外周部上的定位環(huán)502。在法蘭盤部500和定位環(huán)502內(nèi)部劃分成的空間內(nèi)，安裝了在由基片保持部442進(jìn)行保持的半導(dǎo)體基片W上搭接的大致為圓盤狀的夾緊板504、以及布置在夾緊板504上方的大致上呈圓盤狀的止動板506。該夾緊板504和止動板506構(gòu)成用于保持基片W的夾緊部件。
在此，優(yōu)選用樹脂來形成夾緊部件(夾緊板504和止動板506)。這樣，若用輕量的樹脂來形成夾緊部件本身，則加在基片上的夾緊部件本身減輕了重量，所以能夠在低荷載下進(jìn)行加工，不會破壞脆弱的材料，即可對基片進(jìn)行加工。這種樹脂，例如有聚苯硫醚(PPS)樹脂。而且也可以不用樹脂來形成夾緊部件，例如用像氧化鋁陶瓷這樣的陶瓷板來形成。
如圖44所示在法蘭盤部500和止動板506之間駕設(shè)由彈性膜構(gòu)成的加壓片(彈性部件)508。該加壓片508的一端由安裝在法蘭盤部500下表面的支持環(huán)500a進(jìn)行夾持，另一端由安裝在止動板506上的支持環(huán)506a進(jìn)行夾持。利用法蘭盤部500、止動板506和加壓片508而在法蘭盤部500內(nèi)部形成了第1壓力室510，而且，加壓片508利用乙烯丙烯橡膠(EPDM)、聚氨酯橡膠、硅橡膠等強(qiáng)度和耐久性良好的材料來形成。
如圖44和圖45所示，在法蘭盤部500上表面，設(shè)置了與第1壓力室510相連通的連接器512。通過從該連接器512延伸的管子514(參見圖45)，可以向第1壓力室510內(nèi)供應(yīng)流體，對第1壓力室510進(jìn)行加壓，或者從第1壓力室510中吸引流體，對第1壓力室510進(jìn)行減壓。所以作為被加工物的基片W可以利用供給到第1壓力室510內(nèi)的流體在任意壓力下與離子交換體400、402進(jìn)行接觸。
并且，在夾緊板504和止動板506之間形成了第2壓力室516。在夾緊板504和止動板506之間布置O形環(huán)518。利用該O形環(huán)518來對第2壓力室516進(jìn)行密封。在夾緊板504上形成了與第2壓力室516相連通并在下面開口的多個連通孔520。
并且，如圖44和圖46所示，在止動板506上表面，設(shè)置了與第2壓力室516相連通的連接器522。在法蘭盤部500下表面設(shè)置了連接器526，該連接器526連接在從連接器522延伸的管子524上。該連接器526與設(shè)置在法蘭盤部500上的連接器528相連通，通過從該連接器528延伸的管子530(參見圖45)，可以向第2壓力室516內(nèi)供給流體，對第2壓力室516進(jìn)行加壓，或者從第2壓力室516吸引流體，對第2壓力室516進(jìn)行減壓。也就是說，可以利用真空來把半導(dǎo)體基片W的上表面吸附到夾緊板504的下表面，或者把加壓流體供給到半導(dǎo)體基片W的上表面。該第2壓力室516能夠與上述第1壓力室510分開，獨(dú)立地進(jìn)行壓力控制。
如圖44所示，在止動板506外周部的下面，設(shè)置了布置在基片W外周側(cè)的環(huán)狀導(dǎo)向環(huán)532。在該實(shí)施方式中，在使基片W與離子交換體400、402相接觸的狀態(tài)下使基片W旋轉(zhuǎn)，同時使電極部444進(jìn)行渦旋運(yùn)動，這時導(dǎo)向環(huán)532的一部分始終位于供電電極486和加工電極484的上方。該導(dǎo)向環(huán)532，例如用聚碳酸酯或聚三氟氯乙烯(PCTFE)樹脂形成?；琖保持在由導(dǎo)向環(huán)532和夾緊板504而形成的凹部內(nèi)，限制向水平方向的偏移。
并且，如圖44所示，在法蘭盤部500的外周部上形成了清洗液路534，該清洗液路534與導(dǎo)向環(huán)532的外周面和定位環(huán)502的內(nèi)周面之間的微小間隙G相連通。在法蘭盤部500的上表面，設(shè)置了與清洗液路534相連通的連接器536。通過從該連接器536延伸的管子538(參見圖45)，能夠向清洗液路534和間隙G內(nèi)供給清洗液(純水)。
這里，在導(dǎo)向環(huán)532的外周面和定位環(huán)502的內(nèi)周面之間，有微小的間隙G，所以，止動板506、導(dǎo)向環(huán)532和夾緊板504等的夾緊部件能夠相對于法蘭盤部500和定位環(huán)502在上下方向上移動，形成了浮動結(jié)構(gòu)。也就是說，夾緊部件相對于固定在軸458上的法蘭盤部500在軸458的軸向(上下方向)上移動自如。能夠獲得所謂浮動狀態(tài)。如圖47所示，在定位環(huán)502下部，設(shè)置了向內(nèi)突出的突出部502a，在止動板506上多個部位地設(shè)置了從其外周緣部向外突出的凸起506b。所以止動板506的凸起506b與定位環(huán)502的突出部502a的上表面進(jìn)行結(jié)合，這樣能夠把上述止動板506等向夾緊部件下方的移動限制到規(guī)定的位置上。這樣一來，在非電解加工(研磨)時，止動板506、導(dǎo)向環(huán)530和夾緊板504等的夾緊部件由定位環(huán)502的突出部502a進(jìn)行支承。
以下說明本實(shí)施方式中采用電解加工裝置的基片處理(電解加工)。首先，如圖1B所示，在表面上形成了銅膜6作為導(dǎo)電膜(被加工部)的基片W，其形成了導(dǎo)電體膜(銅膜6)的表面朝下，傳送到電解加工裝置434內(nèi)，吸附保持在基片保持部442內(nèi)。也就是說，從基片保持部442內(nèi)的第2壓力室516中吸引流體，通過連通孔520把半導(dǎo)體基片W真空吸附到夾緊板504下表面。然后使臂桿440搖動，把保持了基片W的基片保持部442移動到電極部444的正上方的加工位置上。接著對上下移動用電機(jī)454進(jìn)行驅(qū)動，使基片保持部442下降，使基片保持部442中所保持的基片W接觸到電極部444的離子交換體400、402的表面上。在此情況下，基片保持部442被定位在基片W與離子交換體400、402相接觸的位置(或剛要接觸前的位置)上。在此狀態(tài)下對自轉(zhuǎn)用電機(jī)456(第1驅(qū)動部)進(jìn)行驅(qū)動，使基片W旋轉(zhuǎn)，同時對中空電機(jī)460(第2驅(qū)動部)進(jìn)行驅(qū)動，使電極部444進(jìn)行渦旋運(yùn)動。這時從電極部444的穿通孔中向基片W和離子交換體400、402之間供給純水或超純水。
并且，利用電源446向加工電極484和供電電極486之間施加規(guī)定電壓，利用由離子交換體400、402而生成的氫離子或氫氧化物離子，在加工電極(陰極)484上對基片W表面進(jìn)行導(dǎo)體電膜(銅膜6)的電解加工。這時，在對加工電極484相對面的部分上進(jìn)行加工。使基片W和加工電極484進(jìn)行相對移動，這樣對基片W的整個面進(jìn)行加工。在加工中，把流體供給到第1壓力室510內(nèi)，在任意壓力下把基片W按壓到離子交換體400、402上。也就是說，利用供給到第1壓力室510內(nèi)的流體，適當(dāng)調(diào)整半導(dǎo)體基片W與離子交換體400、402相接觸的力，對半導(dǎo)體基片W進(jìn)行電解加工。通常，從第2壓力室516中吸引流體，一邊把基片W吸附到夾緊板504下表面，一邊進(jìn)行電解加工。但也可以把流體供給到第2壓力室516內(nèi)，一邊在基片W上加背壓，一邊進(jìn)行電解加工。
如上所述，在加工中，止動板506不與定位環(huán)502相結(jié)合，即可相對于法蘭盤部500和定位環(huán)502而獨(dú)立地移動，所以進(jìn)行浮動。也就是說，能夠利用加壓片508的撓性、以及定位環(huán)502的內(nèi)周面和導(dǎo)向環(huán)532的外周面之間所形成的微小間隙G，保持了基片W的夾緊板504在一定程度上自由地上下移動。
在此，在基片W的外周側(cè)設(shè)置了導(dǎo)向環(huán)532。如果導(dǎo)向環(huán)532的至少表面由導(dǎo)電性材質(zhì)構(gòu)成，那么，導(dǎo)電性材料部分進(jìn)行擴(kuò)展，所以在基片W的邊緣部分上電流密度不會集中，能夠橫跨整個基片面使電流密度保持一定，在基片W的整個面上，能夠使加工速度一定，穩(wěn)定地進(jìn)行均勻的加工。在此情況下，導(dǎo)向環(huán)532的導(dǎo)電性部分的材質(zhì)可以采用一般的金屬或金屬化合物，此外可以采用碳、比較穩(wěn)定的貴金屬、導(dǎo)電性氧化物、或?qū)щ娦蕴沾?，?yōu)選采用電化性穩(wěn)定的材質(zhì)。在導(dǎo)向環(huán)532采用電化學(xué)穩(wěn)定的材質(zhì)的情況下，導(dǎo)向環(huán)532不會被加工，所以，能夠使導(dǎo)向環(huán)532提高壽命。并且，也可以采用在樹脂等絕緣物上涂敷導(dǎo)電體的結(jié)構(gòu)，例如用白金等耐氧化物的材料或銥等的導(dǎo)電性氧化物來對基片表面進(jìn)行保護(hù)，作為導(dǎo)向環(huán)532。這樣的導(dǎo)向環(huán)532，其制作方法，例如可以在鈦的基材表面上用電鍍或涂敷法附著一層白金或依，在高溫下燒結(jié)，進(jìn)行穩(wěn)定化和保持強(qiáng)度的處理。并且，陶瓷產(chǎn)品，一般以無機(jī)物質(zhì)為原料，通過熱處理而制成，以各種非金屬、金屬氧化物、碳化物、氮化物等為原料，制成具有各種特性的產(chǎn)品。其中也有具有導(dǎo)電性的陶瓷。
在電解加工中，在加工電極484和供電電極486之間所加的電壓，或者其間流過的電流，由監(jiān)視部38(參見圖4)進(jìn)行監(jiān)視，和上述情況相同。
在電解加工結(jié)束后，切斷電源446的連接，停止進(jìn)行基片保持部442的旋轉(zhuǎn)和電極部444的渦旋運(yùn)動，然后，使基片保持部442上升，使臂桿440移動，把基片W轉(zhuǎn)移到傳送機(jī)械手36(參見圖4)上，在把基片W轉(zhuǎn)移到傳送機(jī)械手36上時，向第2壓力室516內(nèi)供給流體(例如壓縮空氣或氮?dú)夂图兯幕旌象w)，從夾緊板504的連通孔520中噴射該流體，把半導(dǎo)體基片W釋放。
在此，在電解加工中，向基片作離子交換體400、402之間供給純水，最好是超純水，但也可以取代該純水或超純水，采用電導(dǎo)率為500μs/cm以下的液體或者在純水或超純水中添加了電解質(zhì)的電解液，另外也可采用在純水或超純水中添加了界面活性劑等的液體，這和上述情況相同。
電極部444的離子交換體400、402，例如由付與了陰離子交換基或陽離子交換基的無紡布來構(gòu)成，并且，離子交換體400、402使用通水性良好材料，效果更好，這和上述情況相同。
若采用該實(shí)施方式的電解加工裝置，則能夠減小電解加工時基片上所加的荷載。也就是說，在基片W接觸到離子交換體400、402之前使基片保持部442下降的情況下，加工時施加在基片W上的荷載，相當(dāng)于夾緊部件(夾緊部件504、止動板506、導(dǎo)向環(huán)532)的自重與供給到第1壓力室510內(nèi)的流體壓力所產(chǎn)生的荷載之和。所以，對供給到第1壓力室510內(nèi)的流體的壓力進(jìn)行調(diào)整，即可以高精度地控制基片W與加工電極484相接觸的壓力，所以，能夠控制基片W和加工電極484之間所發(fā)生的面壓，以便進(jìn)一步減小對半導(dǎo)體元件進(jìn)行破壞的壓力，能夠不破壞脆弱的材料，順利地加工基片。
并且，若采用涉及該實(shí)施方式的電解加工裝置，則不產(chǎn)生機(jī)構(gòu)研磨作用，所以，不必像CMP那樣用力按壓基片W。在基片W的布線材料采用脆弱材料的情況下，為了使基片W承受加工電極484或離子交換體400、402的按壓力達(dá)到19.6kPa(200gf/cm2)以下，更好的是6.86kPa(70gf/cm2)以下，最好是686Pa(7gf/cm2、0.1psi)以下，優(yōu)選對供給到第1壓力室510內(nèi)的流體的壓力進(jìn)行調(diào)整，在低荷載下對基片W進(jìn)行加工。
而且，在該實(shí)施方式中，基片W直接被吸附到夾緊板504的下表面，但也可以在夾緊板504和基片W之間夾入由彈性體構(gòu)成的襯片，對基片W進(jìn)行保持。并且，該實(shí)施方式的電解加工裝置的基片保持部442并非僅限于使用純水或超純水的電解加工，也可以適用于使用電解液作為加工液的電解加工。在使用電解液作為加工液的情況下，優(yōu)選不是布置離子交換體，而是布置一種海棉狀的通液性部件，以便除去從基片表面上溶解析出的金屬離子。
圖48是表示本發(fā)明的再另一實(shí)施方式的電解加工裝置中的電極部的縱剖面圖。如圖48所示，該實(shí)施方式的電極部746，和上述圖5～圖10所示的例一樣，具有形成矩形狀，延伸成直線狀的多個電極部件782，這些電極部件782以等間距并列地布置在平板狀基座784上。
各電極部件782具有與電源連接的電極786、以及對電極786的表面整體覆蓋的離子交換體(離子交換膜)790。離子交換體790利用布置在電極786兩側(cè)的保持板785而安裝在電極786上。該離子交換體790和上述情況一樣，例如由付與了陰離子交換基或陽離子交換基的無紡布而構(gòu)成。
在該實(shí)施方式中，在相鄰的電極部件782的電極786上電源的陰極和陽極交互連接。例如，把電極(加工電極)786a連接到電源的陰極上，把電極(供電電極)786b連接到陽極上。也就是說，與上述情況一樣，在加工銅的情況下，陰極側(cè)產(chǎn)生電解加工作用，所以，與陰極相連接的電極786成為加工電極786a；與陽極相連接的電極786成為供電電極786b。這樣，在本實(shí)施方式中，加工電極786a和供電電極786b并列地交互布置。
在電極部746的基座784的內(nèi)部，形成了一種流路792，用來向被加工面供給純水，更好的是供給超純水。該流路792通過純水供給管794而與純水供給源(無圖示)相連接。在各電極部件782的兩側(cè)，布置了與基片W表面相接觸的接觸部件796。在該接觸部件796的內(nèi)部，形成了與流路792相連通的連通孔796a，通過該連通孔796a把純水或超純水供給到基片W和電極部件782的離子交換體790之間。
在此，基片W均勻地接觸所有的電極部件782的離子交換體790是理想狀態(tài)。在上述圖42～47所示的實(shí)施方式中的基片保持部442中，利用對法蘭盤部和夾緊部件進(jìn)行連結(jié)的彈性部件來構(gòu)成平衡機(jī)構(gòu)，這樣一來，基片W依照電極表面，均勻地接觸電極(離子交換體)。然而，像本實(shí)施方式那樣，在并列地設(shè)置具有彈性的離子交換體的情況下，離子交換體沒有像CMP中的研磨面那樣的剛性，所以，如圖49A所示，由于電極部件782和基片W的相對運(yùn)動和純水的供給等，可能使基片W傾斜，不能均勻地接觸離子交換體790。尤其圖42～47所示的實(shí)施方式的基片保持部442，對供給到第1壓力室510內(nèi)的流體的壓力進(jìn)行調(diào)整，對基片的整個面和電極的接觸進(jìn)行控制，所以，在布置了多個電極(離子交換體)的情況下，很難控制到地所有的電極(離子交換體)與基片W都能均勻地接觸。
從這一觀點(diǎn)出發(fā)在本實(shí)施方式中，在各電極部件782的兩側(cè)設(shè)置了接觸部件796。該接觸部件796的高度設(shè)定為稍低于電極部件782的離子交換體790的高度。所以，在使基片W接觸到電極部件782的離子交換體790的情況下，基片W表面由接觸部件796進(jìn)行支持。也就是說，如圖49B所示，在把基片W在一定程度上按壓到離子交換體790上之后，基片W接觸到接觸部件796的上表面，即使進(jìn)一步壓按基片W，也是由接觸部件796接收該按壓力，所以，基片W和離子交換體790的接觸面積不變化。這樣，在本實(shí)施方式中，能夠防止基片傾斜，而使接觸面積均勻，因此，能使基片實(shí)現(xiàn)均勻的加工。
優(yōu)選在接觸部件796上表面，如圖49B所示，安裝一種緩沖部件798，其材質(zhì)所具有的彈性程度不會損傷基片W表面。這種緩沖部件798，例如可以采用塑料織品特克斯墊(ポリテックスパット)(羅德爾(ロデ一ル)公司的商標(biāo))。
并且，在各電極部件782的電極786內(nèi)部形成了從流路792與離子交換體790導(dǎo)通的穿通孔800。由于這種結(jié)構(gòu)，流路792內(nèi)的純水或超純水通過穿通孔800而供給到離子交換體790內(nèi)。
而且，該例并不僅限于利用離子交換體的電解加工。也可以是，例如在用電解液作為加工液的情況下，安裝在電極表面上的加工部件，不僅限于離子交換體，也可以是柔軟的研磨墊或無紡布那樣的材質(zhì)。在此情況下，也有助于上述接觸部件和基片保持部取得良好的加工性能。
在這種結(jié)構(gòu)的電解加工裝置中，和上述情況相同，由基片保持部742所保持的基片W接觸到電極部746的離子交換體790表面上，使電極部746進(jìn)行渦旋運(yùn)動。這時，從接觸部件796的連通孔796a向基片W和電極部件之間供給純水或超純水，并且，通過各電極部746的穿通孔800使離子交換體790中包含純水或超純水。在該實(shí)施方式中，供給到離子交換體790內(nèi)的純水或超純水從各電極部件782的長邊方向端部排出。并且，利用電源向加工電極786a和供電電極786b之間加規(guī)定電壓，利用離子交換體790所生成的氫離子或氫氧化物離子，在加工電極(陰極)786a上對基片W表面進(jìn)行導(dǎo)電體膜的電解加工。
在此，在使用并列布置了多個電極部件782的電極部746的情況下，不應(yīng)當(dāng)是基片W整個面與電極786(離子交換體400、402)相接觸，而是接觸面積較小，所以與基片W整個面進(jìn)行接觸時相比，作用于基片W的面壓力提高，不能實(shí)現(xiàn)理想的加工條件。以下參照圖50～圖52，詳細(xì)說明解決這樣的問題用的基片保持部。而且，在圖50～圖52中，對于具有和圖42～圖47所示的實(shí)施方式中的部件或要素相同的作用或功能的部件或要素，標(biāo)注相同的符號，其說明局部省略。
圖50是表示本發(fā)明的另一個其他實(shí)施方式的基片保持部的縱剖面圖。在圖50所示的基片保持部442a中，利用安裝在法蘭盤部500下表面上的支持環(huán)500a、500b，夾持加壓片508a(彈性部件)，加壓薄片508a的中央部利用支架環(huán)506a而安裝在止動板506上。也就是說，在本實(shí)施方式中，利用法蘭盤部500和加壓片508a來形成第1壓力室510a。而且，在法蘭盤部500的上表面，形成了通氣孔500c，止動板506的上方空間對大氣壓開放。
上述第1壓力室510a，和上述實(shí)施方式一樣，與連接器512相連通，通過連接器512，向第1壓力室510a內(nèi)供給流體，能夠?qū)Φ?壓力室510a進(jìn)行加壓。在本實(shí)施方式中，供給到第1壓力室510a內(nèi)的流體的壓力，僅施加到止動板506的支持環(huán)支持部506c(參見圖50)的上表面，按壓面積小于圖40所示的基片保持部，所以，能夠降低基片W上所受的面壓力，實(shí)現(xiàn)低荷載加工。
圖51是表示本發(fā)明的另一個其他實(shí)施方式的電解加工裝置中的基片保持部的縱剖面圖。在圖51所示的基片保持部442b中，在止動板506的上表面，安裝了規(guī)定重量的重物410。該重物410布置在法蘭盤部500上表面所形成的開口500d的內(nèi)部，和夾緊部件(夾緊板504和止動板506)一起進(jìn)行上下移動。而且，在該實(shí)施方式中，在法蘭盤部500和止動板506之間未形成壓力室，止動板506上方的空間向大氣壓開放。
若采用這種結(jié)構(gòu)的基片保持部，則把適當(dāng)重量的重物410安裝到夾緊部件上，于是能夠調(diào)整作用于基片W的面壓力，利用簡單的結(jié)構(gòu)即可降低作用于基片W的面壓力，實(shí)現(xiàn)低荷載加工。
圖52是表示本發(fā)明的另一個其他實(shí)施方式的電解加工裝置中的基片保持部的縱剖面圖。在圖52所示的基片保持部442c中，在法蘭盤部500的上表面，設(shè)置了對夾緊部件(夾緊板504和止動板506)進(jìn)行按壓的汽缸470。汽缸470的桿472被插入到形成在法蘭盤部500上的桿孔500e內(nèi)，其前端搭接到止動板506的支持環(huán)506a上。所以，由于汽缸470的驅(qū)動，桿472按壓止動板506，使夾緊部件上下移動。而且，在該實(shí)施方式中在法蘭盤部500和止動板506之間未形成壓力室，止動板506的上方空間對大氣壓敞開。
若采用這種結(jié)構(gòu)的基片保持部442c，則適當(dāng)控制汽缸470，即可調(diào)整對夾緊部件向下按壓的力、即作用于基片W的面壓力，能夠降低作用于基片的面壓力，實(shí)現(xiàn)低荷載加工。并且，在加工參數(shù)等發(fā)生變化的情況下，上述圖51所示的實(shí)施方式中必須相應(yīng)地更改重物410的重量。但在本實(shí)施方式中僅控制汽缸470的按壓力，即可適應(yīng)這種加工參數(shù)等的更改。
圖53是表示本發(fā)明的另一個其他實(shí)施方式的電解加工裝置中的主要部分的縱剖面圖。圖54是放大表示圖53的一部分的主要部分放大圖。如圖53所示，該電解加工裝置600上下具有表面向下對基片W進(jìn)行吸附的基片保持部602、和矩形的電極部604。該基片保持部602與上述圖5和圖6所示的實(shí)施方式的基片保持部42一樣，構(gòu)成上下移動、左右移動，和旋轉(zhuǎn)自如狀態(tài)。電極部604具有中空渦旋電機(jī)606，利用該中空渦旋電機(jī)606的驅(qū)動而進(jìn)行不自轉(zhuǎn)的圓運(yùn)動、所謂渦旋運(yùn)動(并進(jìn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動)。
電極部604具有延伸成直線狀的多個電極部件608和上方開口的容器610，多個電極部件608以等間距并列地布置在容器610內(nèi)。另外，在該容器610的上方，布置了流體供給噴嘴612，用于向該容器610內(nèi)部供給純水或超純水等液體。各電極部件608具有與裝置內(nèi)的電源相連接的電極614。在該電極614上交互地連接了電源的陰極和陽極，即電極(加工電極)614a上連接電源陰極；電極(供電電極)614b上連接陽極。這樣，如上所述，例如，在加工銅的情況下，陰極側(cè)產(chǎn)生電解加工作用，所以與陰極相連接的電極614成為加工電極614a；與陽極相連接的電極614成為供電電極614b。
并且，與該陰極相連接的加工電極614a，如圖54的詳細(xì)說明那樣，在其上部安裝了例如由無紡布構(gòu)成的離子交換體616a，該加工電極614a和離子交換體616a，由第2離子交換體618a覆蓋成一體，該第2離子交換體由能夠隔斷液體的通過而只有離子通過的離子交換體而構(gòu)成。連接在陽極上的供電電極614b，也大致相同，在其上部安裝了例如由無紡布構(gòu)成的離子交換體616b，該加工電極614a和離子交換體616b，由第2離子交換體618b整體覆蓋，該第2離子交換體由能夠隔斷液體的通過而只有離子通過的離子交換體而構(gòu)成。這樣，由無紡布構(gòu)成的離子交換體616a、616b，設(shè)置在沿電極614長度方向的規(guī)定位置上的穿通孔(無圖示)內(nèi)所通過的超純水和液體，很容易達(dá)到活性點(diǎn)，即在其內(nèi)部自由移動，具有無紡布內(nèi)部的水分解催化劑作用。該液體由離子交換體所構(gòu)成的離子交換體618a、618b來切斷液流，該離子交換體618a、618b構(gòu)成下述第2隔板。
與電源的陰極相連接的加工電極614a的兩側(cè)，布置了一對液體吸引噴嘴620，在該液體吸引噴嘴620內(nèi)部設(shè)置了沿長度方向延伸的流體通路620a，進(jìn)一步在沿長度方向的規(guī)定位置上設(shè)置了上表面開口，與流體通路620a相連通的液體吸引孔620b。另外，該液體流通路620a，如圖53所示，與液體排出通路621相連通，使液體從該液體排出通路621中排出到外部。
并且，加工電極614a和一對液體吸引噴嘴620，通過一對分流棒622形成一體化，被一對插入板624夾持，固定在基座626上。另一方面，供電電極614b在其表面被離子交換體618b覆蓋的狀態(tài)下，由一對保持板628夾持，固定在基座626上。
而且，離子交換體616a、616b，例如由付與了陰離子交換基或陽離子交換基的無紡布而構(gòu)成，但也可以對具有陰離子交換基的陰離子交換體和具有陽離子交換基的陽離子交換體進(jìn)行重合，或者對離子交換體616a、616b本身付與陰離子交換基和陽離子交換基兩者的交換基，并且，材質(zhì)和上述情況一樣，可以是聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴類高分子，或者其他有機(jī)高分子。并且，電極部件608的電極614的材料，優(yōu)選不是采用廣泛用于電極的金屬或金屬化合物，而是采用碳、比較不活潑的貴金屬、導(dǎo)電性氧化物或者導(dǎo)電性陶瓷。
并且，在各液體吸引噴嘴620上表面，沿其長度方向的全長上安裝例如由具有彈性的連續(xù)氣孔多孔體構(gòu)成的隔板630。該隔板630的厚度設(shè)定為能夠使基片保持部602所保持的基片W接觸或者接近電極部件608的離子交換體618a、618b，在該基片W上進(jìn)行電解加工時，該隔板630的上表面能夠壓接到由基片保持部602保持的基片W上。這樣，在進(jìn)行電解加工時，在電極部604和基片保持部602之間，并列地形成以下流路由隔板630隔離的、形成在加工電極614a和基片W之間形成的流路632、以及形成在供電電極614b和基片之間的流路634，而且，形成在加工電極614a和基片W之間的流路632，利用由離子交換膜構(gòu)成的第2隔板離子交換體618a而隔離成2個流路632a、632b；形成在供電電極614b和基片W之間的流路634，利用由離子交換膜構(gòu)成的第2隔板的離子交換體618b而隔離成2個流路634a、634b。
再者，沿著這些流路632、634進(jìn)行流動的流體，通過驅(qū)動與液體排出通路621相連接的吸引泵而在隔板630內(nèi)部通過之后，再通過液體吸引孔620b、流體流路620a和液體排出通路621而排出到外部。而且，這樣，若使用連續(xù)氣孔多孔體作為隔板630，則不能完全隔離(切斷)流體的流動，而是局部地隔離。液體的隔離，不需要對液體完全隔離(切斷)，只要在一定程度上妨礙液體流動即可。
構(gòu)成該隔板630的具有彈性的連續(xù)氣孔多孔體，可以采用聚氨酯海棉。但也可以利用無紡布、泡沫聚氨酯、PVA海棉或離子交換體來構(gòu)成該隔板630。
在本實(shí)施方式中，容器610內(nèi)部充滿從流體供給噴嘴612中供給的純水或超純水等液體，另一方面，從設(shè)置在電極614內(nèi)的穿通孔(無圖示)向布置在加工電極614a和供電電極614b上部的由無紡布構(gòu)成的離子交換體616a、616b內(nèi)供給純水或超純水等液體的狀態(tài)下進(jìn)行電解加工。在容器610外側(cè)設(shè)置了溢流路636，用于排出從該容器610的外周壁610a溢出的液體，從外周壁610a溢出的液體，通過溢流路636而進(jìn)入到排液槽子(無圖示)內(nèi)。
在該電解加工時，通過驅(qū)動與液體排出通路621相連接的吸入泵，使沿著形成在加工電極614a和基片W之間的流路632以及形成在供電電極614b和基片W之間的流路634而進(jìn)行流動的流體排出到外部，這樣，在電化學(xué)加工即電解加工時，在主要產(chǎn)生氣泡反應(yīng)的供電電極614b和基片W之間進(jìn)行流動的液體流、以及在加工電極614a和基片W之間進(jìn)行流動的液體流，至少局部被隔離，通過獨(dú)立地控制液流，即可有效地清除產(chǎn)生的氣泡。
這樣，在所謂多棒電極類中，例如利用由聚氨酯海棉構(gòu)成的隔板630，來對形成在加工電極614a和基片W之間的流路632、以及形成在供電電極614b和基片之間的流路634進(jìn)行隔離的情況下，已證實(shí)，小坑的發(fā)生量約減少1個數(shù)量級。其原因可能有以下兩個①利用隔板切斷了供電電極側(cè)的氣泡向被加工物表面的到達(dá)(去路)，②利用隔板限制(減少流路剖面積)了加工電極側(cè)的流路，因此，增加了加工電極側(cè)的超純水流速。
圖55是電極部604的變形例。該例中，隔板630a采用例如橡膠制等彈性體而且沒有通液性的材質(zhì)，另外，液體吸入噴嘴620采用在隔板630a兩側(cè)開口的具有2個液體吸入孔620c的結(jié)構(gòu)。其他結(jié)構(gòu)與上述例相同。若用該例，則能夠使形成在加工電極614a和基片W之間的流路632、以及形成在供電電極614b和基片之間的流路634的隔離達(dá)到完善程度。
而且，為了取代布置在加工電極兩側(cè)的一對液體吸入噴嘴中的一個，使用一種把液體供給孔設(shè)置在沿長邊方向的規(guī)定位置上的流體供給噴嘴，對流體供給噴嘴的液體供給和液體吸入噴嘴的液體吸入同時進(jìn)行，因此，能夠更準(zhǔn)確地控制形成在供電電極614a和基片之間的流路632內(nèi)的流體流動、以及形成在供電電極614b和基片之間的流路634內(nèi)流過的流體的流動，減小越過隔板流入到相鄰空間內(nèi)的流體的量。并且，也可以這樣形成把布置在加工電極兩側(cè)的兩個噴嘴作為流體供給噴嘴，把沿電極的液體流擠壓出來。這時也優(yōu)選在容器610內(nèi)部裝滿液體，在把基片浸入的狀態(tài)下進(jìn)行加工，所以優(yōu)選從流體供給噴嘴612中供給加工液。
并且，在上述實(shí)施方式中舉例表示把離子交換體安裝到電極上。但電極的形狀和加工所使用的液體不受特別限制。在相鄰的電極之間設(shè)置接觸部件796和隔板630即可。也就是說，電極的形狀不僅限于棒狀，可以選擇由多個電極面對被加工物的任意形狀。也可以在電極上安裝離子交換體以外的通液性洗滌部件。并且，使接觸部件和隔板高于電極面，使被加工物和電極不直接接觸，這樣能夠使電極表面露出。即使在電極表面上不安裝離子交換體的情況下，也優(yōu)選具有對被加工物和電極之間的流體的流動進(jìn)行分隔的第2隔板。
若采用上述圖42～圖47所示的實(shí)施方式，則通過調(diào)整向第1壓力室510內(nèi)供給的流體的壓力，即可任意控制基片與加工電極接觸的壓力，所以，能夠控制到基片和加工電極之間產(chǎn)生的面壓力小于能破壞半導(dǎo)體元件的壓力，能夠不破壞脆弱的材料，正常地加工基片。
并且，若采用圖51所示的實(shí)施方式，則把適當(dāng)重量的重物410安裝到夾緊部件上，這樣能夠調(diào)整作用于基片的面壓力，利用簡單的結(jié)構(gòu)即可降低作用于基片的面壓力，實(shí)現(xiàn)低荷載的加工。
再者，若采用圖52所示的實(shí)施方式，則通過適當(dāng)控制汽缸470，即可調(diào)整對夾緊部件向下按壓的力，即作用于基片上的面壓力，能夠降低作用于基片上的面壓力，實(shí)現(xiàn)低荷載的加工。并且，即使在加工參數(shù)等發(fā)生變更的情況下，也能夠僅控制汽缸按壓力，即可適應(yīng)。
并且，若采用圖48所示的實(shí)施方式，則在一定程度上把被加工物按壓到離子交換體上之后，使被加工物接觸到接觸部件的上表面，所以能夠使接觸面積均勻一致，實(shí)現(xiàn)均勻的加工。
再者，若采用圖53～55所示的實(shí)施方式，則能夠有效地除去主要在供電電極上產(chǎn)生的氣泡，這樣能夠防止因產(chǎn)生氣泡而造成被加工物表面上產(chǎn)生小坑。
如上所述，若采用本發(fā)明，則一方面能夠防止對基片等被加工物造成物理缺陷，破壞被加工物特性，另一方面能夠利用電化學(xué)作用來進(jìn)行取代例如CMP的電解加工等。能夠省略CMP處理本身，降低CMP處理的負(fù)荷，另外，能夠除去(清洗)基片等被加工物表面上附著的附著物。而且，僅使用純水或超純水也能夠加工基片。因此基片表面上不會附著或殘留電解質(zhì)等多余的雜質(zhì)，不僅能夠簡化清除加工后的清洗工序，而且能夠使廢液處理的負(fù)荷減到極小。
以上說明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不僅限于上述實(shí)施方式，不言而喻，在技術(shù)思想的范圍內(nèi)可以采用各種不同的方式來實(shí)施。
本發(fā)明的電解加工裝置的基本結(jié)構(gòu)，公開在專利申請?zhí)?001-401436(美國申請?zhí)?0/337357)的尤其是圖24、圖25中。上述申請的全部公開，由于在此引用而包括在本發(fā)明內(nèi)。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明涉及對形成在半導(dǎo)體晶片等基片表面上的導(dǎo)電性材料進(jìn)行加工，或者除去附著在基片表面上的雜質(zhì)所使用的電解加工裝置以及電解加工方法。
權(quán)利要求
1.一種電解加工裝置，其特征在于具有電極部，并列地布置了多個電極部件，上述電極部件包括電極和對上述電極的表面進(jìn)行覆蓋的離子交換體；保持部，保持被加工物，使上述被加工物與上述電極部件的離子交換體自如接觸或接近；以及電源，連接到上述電極部的各電極部件的電極，上述電極部件的離子交換體具有表面平滑性良好的離子交換體、及離子交換容量大的離子交換體。
2.如權(quán)利要求1所述的電解加工裝置，其特征在于在上述電極部的各電極部件的電極的內(nèi)部，形成向上述離子交換體供應(yīng)流體的穿通孔。
3.如權(quán)利要求1所述的電解加工裝置，其特征在于把相鄰的上述電極部件的電極交替地連接到上述電源的陰極和陽極。
4.一種電解加工裝置，其特征在于具有電極部，并列地布置了多個電極部件，上述電極部件包括電極和對上述電極的表面進(jìn)行覆蓋的離子交換體；保持部，保持被加工物，使上述被加工物與上述電極部件的離子交換體自如接觸或接近；電源，連接到上述電極部的各電極部件的電極，以及流體供給噴嘴，用于把流體供給到上述被加工物和電極部件的離子交換體之間。
5.如權(quán)利要求4所述的電解加工裝置，其特征在于上述流體供給噴嘴具有噴射口，上述噴射口把上述流體噴射到與上述電極部件相對置的被加工物的被加工面上。
6.如權(quán)利要求4所述的電解加工裝置，其特征在于上述流體供給噴嘴的高度低于上述電極部件的離子交換體的高度。
7.如權(quán)利要求4所述的電解加工裝置，其特征在于在上述電極部的各電極部件的電極的內(nèi)部，形成向上述離子交換體供應(yīng)流體的穿通孔。
8.如權(quán)利要求4所述的電解加工裝置，其特征在于把相鄰的上述電極部件的電極交替地連接到上述電源的陰極和陽極。
9.一種電解加工裝置，其特征在于具有電極部件，上述電極部件包括電極和對上述電極的表面進(jìn)行覆蓋的離子交換體；在上述電極部件上設(shè)置了接觸寬度限制部，用于在使被加工物與上述電極部件的離子交換體相接觸時，在不小于規(guī)定按壓量的狀態(tài)下，上述離子交換體的加工所用的部分和上述被加工物的實(shí)質(zhì)接觸寬度被限制為一定。
10.如權(quán)利要求9所述的電解加工裝置，其特征在于上述接觸寬度限制部由在上述離子交換體的表面?zhèn)然虮趁鎮(zhèn)日迟N的絕緣膜而構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求9所述的電解加工裝置，其特征在于上述接觸寬度限制部由沒有離子交換能力的部件而構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求11所述的電解加工裝置，其特征在于上述沒有離子交換能力的部件與上述離子交換體整體地形成。
13.如權(quán)利要求9所述的電解加工裝置，其特征在于上述接觸寬度限制部由在上述離子交換體上設(shè)置的凸部而構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求9所述的電解加工裝置，其特征在于多個上述電極部件并列地布置。
15.如權(quán)利要求14所述的電解加工裝置，其特征在于把互相鄰接的上述電極部件的電極交替地連接到電源的陰極和陽極。
16.一種電解加工裝置，其特征在于具有電極部，布置了多個供電電極和多個加工電極；保持部，保持被加工物，使上述被加工物與上述電極部的供電電極和加工電極自如接觸或接近；電源，連接到上述電極部的各供電電極和加工電極；以及驅(qū)動機(jī)構(gòu)，用于使上述電極部和被加工物之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，在上述供電電極和加工電極的內(nèi)部，分別形成了向該供電電極和加工電極的表面供應(yīng)流體的穿通孔。
17.如權(quán)利要求16所述的電解加工裝置，其特征在于在上述供電電極和加工電極之間布置流體供給噴嘴，用于向上述被加工物與上述供電電極和上述加工電極之間供應(yīng)流體。
18.一種電解加工裝置，其特征在于具有電極部，交替并列地布置了供電電極和加工電極；保持部，保持被加工物，使上述被加工物與上述電極部的供電電極和加工電極自如接觸或接近；電源，連接到上述電極部的各供電電極和加工電極；驅(qū)動機(jī)構(gòu)，用于使上述電極部和被加工物之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，以及液體供給部，用于向該供電電極和加工電極與基片之間供應(yīng)液體。
19.如權(quán)利要求18所述的電解加工裝置，其特征在于在上述供電電極和上述加工電極與被加工物之間具有離子交換體。
20.一種基片處理裝置，其特征在于具有基片傳出傳入部，用于傳出和傳入基片；電解加工裝置；以及傳送裝置，用于在上述基片傳出傳入部和上述電解加工裝置之間傳送基片；上述電解加工裝置具有(1)電極部，并列地布置了多個電極部件，上述電極部件包括電極和對上述電極的表面進(jìn)行覆蓋的離子交換體；(2)保持部，用于保持被加工物，使上述被加工物與上述電極部件的離子交換體自如接觸或接近；(3)電源，連接到上述電極部的各電極部件的電極；上述電極部件的離子交換體具有表面平滑性良好的離子交換體、及離子交換容量大的離子交換體。
21.一種基片處理裝置，其特征在于具有基片傳出傳入部，用于傳出和傳入基片；電解加工裝置；以及傳送裝置，用于在上述基片傳出傳入部和上述電解加工裝置之間傳送基片，上述電解加工裝置具有(1)電極部，布置了多個加工電極和多個供電電極；(2)基片保持部，用于保持基片，使上述基片自如接觸或接近上述電極部；(3)電源，連接到上述各電極部件的電極；(4)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，用于使上述電極部和基片之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，在上述供電電極和上述加工電極的內(nèi)部，分別形成穿通孔，用于向該供電電極和加工電極的表面供應(yīng)流體。
22.一種基片處理裝置，其特征在于基片傳出傳入部，用于傳出和傳入基片；電解加工裝置；以及傳送裝置，用于在上述基片傳出傳入部和上述電解加工裝置之間傳送基片，上述電解加工裝置具有(1)電極部，并列地布置了多個加工電極和多個供電電極；(2)基片保持部，用于保持基片，使上述基片自如接觸或接近上述電極部；(3)電源，連接到上述各電極部件的電極；(4)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，用于使上述電極部和基片之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，以及(5)加工液供給機(jī)構(gòu)，用于向基片和電極部之間供應(yīng)加工液。
23.一種電解加工方法，用于對被加工物的表面進(jìn)行電解加工，其特征在于使上述被加工物接觸加工電極，該加工電極的寬度小于上述被加工物、且在電極的表面布置了離子交換體，使上述離子交換體的加工中所使用的部分和上述被加工物的實(shí)質(zhì)接觸寬度保持一定的狀態(tài)下，使上述加工電極和上述被加工物進(jìn)行相對運(yùn)動，對該被加工物的表面進(jìn)行加工。
24.如權(quán)利要求23所述的電解加工方法，其特征在于至少使在上述加工電極的表面露出的上述離子交換體的整個寬度實(shí)質(zhì)上與上述被加工物相接觸。
25.一種電解加工方法，其特征在于具有以下步驟使被加工物接觸或者接近加工電極，在上述加工電極和向上述被加工物供電的供電電極之間加電壓，向上述被加工物和上述加工電極或者上述供電電極的至少一方之間供應(yīng)流體，作為第1相對運(yùn)動，使上述加工電極和上述被加工物進(jìn)行相對運(yùn)動，形成沿一個方向的往復(fù)相對運(yùn)動，而且，按照上述第1相對運(yùn)動使被加工物沿上述一個方向的加工量分布中所產(chǎn)生的間距的整數(shù)倍，作為第2相對運(yùn)動使上述被加工物和上述加工電極在上述一個方向上相對運(yùn)動，對上述被加工物的表面進(jìn)行加工。
26.如權(quán)利要求25所述的電解加工方法，其特征在于使上述第1相對運(yùn)動的速度進(jìn)行變化。
27.如權(quán)利要求25所述的電解加工方法，其特征在于上述加工電極包括多個電極部件，上述多個電極部件具有電極和對上述電極的表面進(jìn)行覆蓋的離子交換體、且并列地布置。
28.如權(quán)利要求25所述的電解加工方法，其特征在于通過往復(fù)運(yùn)動而進(jìn)行上述第2相對運(yùn)動。
29.如權(quán)利要求28所述的電解加工方法，其特征在于該第2相對運(yùn)動中的往復(fù)運(yùn)動的移動距離在去路和回路中各不相同。
30.如權(quán)利要求28所述的電解加工方法，其特征在于反復(fù)進(jìn)行上述第2相對運(yùn)動，把上述第2相對運(yùn)動中的向上述一個方向的運(yùn)動作為單元，使上述被加工物的上述第2相對運(yùn)動的方向進(jìn)行變化。
31.如權(quán)利要求25所述的電解加工方法，其特征在于在電解加工中，使上述加工電極和上述供給電極之間所加的電壓和/或電流進(jìn)行變化。
32.如權(quán)利要求25所述的電解加工方法，其特征在于在電解加工中，使上述第2相對運(yùn)動的速度進(jìn)行變化。
33.一種電解加工方法，其特征在于具有以下步驟使被加工物接觸或接近加工電極，在上述加工電極和向上述被加工物供電的供電電極之間加電壓，向上述被加工物與上述加工電極和上述供電電極中的至少一方之間供應(yīng)流體，作為第1相對運(yùn)動，使上述加工電極和上述被加工物相對運(yùn)動，而且，作為第2相對運(yùn)動，在上述加工電極和被加工物之間反復(fù)進(jìn)行向一個方向的相對運(yùn)動，把上述第2相對運(yùn)動中向上述一個方向的運(yùn)動作為單位，使上述被加工物的上述第2相對運(yùn)動的方向進(jìn)行變化，對上述被加工物的表面進(jìn)行加工。
34.如權(quán)利要求33所述的電解加工方法，其特征在于使上述第1相對運(yùn)動的速度發(fā)生變化。
35.如權(quán)利要求33所述的電解加工方法，其特征在于使上述被加工物僅旋轉(zhuǎn)規(guī)定角度，改變上述被加工物的上述第2相對運(yùn)動的方向。
36.如權(quán)利要求35所述的電解加工方法，其特征在于反復(fù)進(jìn)行規(guī)定角度的旋轉(zhuǎn)，在上述被加工物的電解加工結(jié)束前至少使被加工物旋轉(zhuǎn)1圈。
37.如權(quán)利要求33所述的電解加工方法，其特征在于按照上述第2相對運(yùn)動中的向一個方向的運(yùn)動作為單位，使上述被加工物相對于上述加工電極的上述第2相對運(yùn)動的位置進(jìn)行變化。
38.如權(quán)利要求33所述的電解加工方法，其特征在于在上述第2相對運(yùn)動中使上述被加工物旋轉(zhuǎn)。
39.如權(quán)利要求33所述的電解加工方法，其特征在于在電解加工中使加在上述加工電極和上述供電電極之間的電壓和/或電流進(jìn)行變化。
40.如權(quán)利要求33所述的電解加工方法，其特征在于在電解加工中使上述第2相對運(yùn)動的速度進(jìn)行變化。
41.一種電解加工裝置，其特征在于具有加工電極，能接觸或者接近被加工物；供電電極，用于向上述被加工物供電；保持部，用于保持上述被加工物，使其接觸或者接近上述加工電極；多個離子交換體，它布置在上述被加工物與上述加工電極或上述供電電極的至少一方之間；以及供給機(jī)構(gòu)，用于供給上述多個離子交換體的至少一個來進(jìn)行交換。
42.如權(quán)利要求41所述的電解加工裝置，其特征在于與上述多個離子交換體各自對應(yīng)來配備上述供給機(jī)構(gòu)。
43.如權(quán)利要求41所述的電解加工裝置，其特征在于不與上述被加工物相接觸或者接近的離子交換體的更換周期短于和上述被加工物相接觸或者接近的離子交換體的更換周期。
44.如權(quán)利要求43所述的電解加工裝置，其特征在于利用上述供給機(jī)構(gòu)來更換不與被加工物相接觸或者接近的離子交換體。
45.如權(quán)利要求41所述的電解加工裝置，其特征在于在上述多個離子交換體中，離子交換容量大的離子交換體的更換周期比其他離子交換體的更換周期短。
46.如權(quán)利要求41所述的電解加工裝置，其特征在于在電解加工時利用上述供給裝置來更換上述離子交換體。
47.如權(quán)利要求41所述的電解加工裝置，其特征在于具有旋轉(zhuǎn)自如的多個旋轉(zhuǎn)部件、以及介于上述旋轉(zhuǎn)部件之間的多個介入部件，布置成在上述旋轉(zhuǎn)部件和上述介入部件之間，上述離子交換體曲折穿過。
48.如權(quán)利要求47所述的電解加工裝置，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)部件是上述加工電極或者上述供電電極的至少一個。
49.如權(quán)利要求41所述的電解加工裝置，其特征在于還具有再生裝置，用于對通過上述供給機(jī)構(gòu)而循環(huán)的離子交換體進(jìn)行再生。
50.一種電解加工裝置，其特征在于具有加工電極，能接觸或者接近被加工物；供電電極，用于向上述被加工物供電；保持部，用于保持上述被加工物，使其接觸或者接近上述加工電極；離子交換體，它布置在上述被加工物與上述加工電極或上述供電電極的至少一方之間；具有通水性的部件，其積層在上述離子交換體的表面上；以及供給機(jī)構(gòu)，用于供給并更換上述離子交換體。
51.如權(quán)利要求50所述的電解加工裝置，其特征在于；上述離子交換體的更換周期短于具有上述通水性的部件的更換周期。
52.如權(quán)利要求50所述的電解加工裝置，其特征在于具有旋轉(zhuǎn)自如的多個旋轉(zhuǎn)部件、及介于上述旋轉(zhuǎn)部件之間的多個介入部件，布置成在上述旋轉(zhuǎn)部件和上述介入部件之間，上述離子交換體曲折穿過。
53.如權(quán)利要求50所述的電解加工裝置，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)部件是上述加工電極或上述供電電極中的至少一個。
54.如權(quán)利要求50所述的電解加工裝置，其特征在于還具有再生裝置，用于對通過上述供給機(jī)構(gòu)而循環(huán)的離子交換體進(jìn)行再生。
55.一種電解加工裝置，其特征在于具有加工電極，能接觸或者接近被加工物；供電電極，用于向上述被加工物供電；以及保持部，用于保持上述被加工物，使其接觸或者接近上述加工電極，具有多個上述加工電極或上述供電電極，上述多個電極與上述被加工物之間保持互相獨(dú)立，形成接近和離開自如的狀態(tài)。
56.如權(quán)利要求55所述的電解加工裝置，其特征在于把離子交換體布置在上述被加工物和上述加工電極或供電電極的至少一方之間。
57.一種基片保持部，用于保持基片使其與加工電極相接觸進(jìn)行電解加工，其特征在于具有法蘭盤部，與軸相連結(jié)；以及夾緊部件，能相對于上述法蘭盤部在上述軸的方向上移動自如，而且用于保持上述基片。
58.如權(quán)利要求57所述的基片保持部，其特征在于具有形成在上述法蘭盤部和上述夾緊部件之間的第1壓力室，通過向上述第1壓力室內(nèi)供應(yīng)流體，來對該第1壓力室進(jìn)行加壓，使保持在上述夾緊部件上的基片與加工電極相接觸。
59.如權(quán)利要求58所述的基片保持部，其特征在于上述第1壓力室由上述法蘭盤部、上述夾緊部件、以及用于連結(jié)上述法蘭盤部和上述夾緊部件的彈性部件形成。
60.如權(quán)利要求57所述的基片保持部，其特征在于通過在上述夾緊部件上安裝規(guī)定重量的重物，來調(diào)整對上述基片的上述加工電極的按壓力。
61.如權(quán)利要求57所述的基片保持部，其特征在于還具有把上述夾緊部件向下按壓的汽缸。
62.如權(quán)利要求57所述的基片保持部，其特征在于上述夾緊部件具有形成了與上述基片相連通的連通孔的夾緊板、布置在上述夾緊板上方的止動板、以及形成在上述夾緊板和上述止動板之間的第2壓力室，通過從上述第2壓力室中吸引流體，能夠降低該第2壓力室的壓力，把上述基片吸附到上述夾緊部件內(nèi)。
63.如權(quán)利要求57所述的基片保持部，其特征在于把具有向內(nèi)突出的突出部的定位環(huán)安裝在上述法蘭部上，把與上述定位環(huán)的突出部相結(jié)合的突起設(shè)置在上述夾緊部件上。
64.一種電解加工裝置，其特征在于具有加工電極；供電電極，用于向基片供電；基片保持部，用于保持上述基片使其與上述加工電極相接觸；電源，用于在上述加工電極和上述供電電極之間加電壓；以及驅(qū)動部，用于使在上述基片保持部保持的基片與上述加工電極進(jìn)行相對移動，上述基片保持部是用于保持基片使其與加工電極相接觸進(jìn)行電解加工的基片保持部，上述基片保持部具有法蘭盤部，它與軸相連結(jié)；以及夾緊部件，它相對于上述法蘭盤部能在上述軸的軸向上移動自如，而且用于保持上述基片。
65.如權(quán)利要求64所述的電解加工裝置，其特征在于把離子交換體布置在上述基片和上述加工電極或上述供電電極的至少一方之間。
66.如權(quán)利要求65所述的電解加工裝置，其特征在于具有一種流體供給部，用于把流體供給到布置了上述離子交換體的上述基片和上述加工電極或上述供電電極的至少一方之間。
67.如權(quán)利要求64所述的電解加工裝置，其特征在于在上述基片和上述加工電極或上述供電電極的至少一方之間，布置具有通水性的部件。
68.一種電解加工方法，其特征在于布置加工電極和供電電極，在上述加工電極和上述供電電極之間加電壓，利用基片保持部來保持基片，該基片保持部具有與軸相連結(jié)的法蘭盤部以及用于保持基片的夾緊部件，使上述基片與上述加工電極相接觸，使上述基片和上述加工電極進(jìn)行相對移動，來對上述基片表面進(jìn)行加工。
69.如權(quán)利要求68所述的電解加工方法，其特征在于把流體供給到在上述基片保持部的法蘭盤部和夾緊部件之間所形成的第1壓力室內(nèi)，由此來對該第1壓力室進(jìn)行加壓，使上述基片與上述加工電極相接觸。
70.如權(quán)利要求68所述的電解加工方法，其特征在于把離子交換體布置在上述基片和上述加工電極或上述供電電極的至少一方之間。
71.如權(quán)利要求69所述的電解加工方法，其特征在于對供給到上述第1壓力室內(nèi)的流體的壓力進(jìn)行控制，使上述基片的按壓力達(dá)到6.86kPa以下。
72.一種電解加工裝置，其特征在于具有電極部，并列地布置了多個電極部件，上述電極部件包括電極以及安裝在該電極的表面上的加工部件；保持部，保持被加工物，使其與上述電極部件的加工部件接觸自如；以及電源，連接到上述電極部的各電極部件的電極，在上述多個電極部件之間布置了與上述被加工物的表面相接觸的接觸部件。
73.如權(quán)利要求72所述的電解加工裝置，其特征在于在上述接觸部件上安裝緩沖部件，該緩沖部件由具有彈性的材質(zhì)而形成，該彈性不會使上述被加工物的表面受損傷。
74.如權(quán)利要求72所述的電解加工裝置，其特征在于上述加工部件是離子交換體。
75.一種電解加工裝置，其特征在于具有加工電極；供電電極，用于向被加工物供電；基片保持部，用于保持基片，使其與上述加工電極和上述供電電極相接觸或者相接近；電源，用于在上述加工電極和上述供電電極之間加電壓；驅(qū)動部，用于使在上述基片保持部保持的上述基片和上述加工電極及上述供電電極進(jìn)行相對運(yùn)動；液體供給部，用于把液體供給到上述基片和上述加工電極之間、或者上述基片和上述供電電極之間中的至少一處；以及隔板，用于至少局部地對上述加工電極和上述基片之間的流體的液流、以及上述供電電極和上述基片之間的流體的液流進(jìn)行隔離。
76.如權(quán)利要求75所述的電解加工裝置，其特征在于在上述基片和上述加工電極或上述供電電極的至少一方之間布置離子交換體。
77.如權(quán)利要求75所述的電解加工裝置，其特征在于上述隔板是彈性體構(gòu)成的。
78.如權(quán)利要求77所述的電解加工裝置，其特征在于上述彈性體包括無紡布、泡沫聚氨酯、PVA海棉、聚氨酯海棉或者離子交換體。
79.如權(quán)利要求75所述的電解加工裝置，其特征在于還具有第2隔板，以便把由互相鄰接的上述隔板進(jìn)行隔離的區(qū)域內(nèi)所流過的流體的液流，分離成上述加工電極側(cè)或上述供電電極側(cè)的液流、以及上述基片側(cè)的液流。
80.如權(quán)利要求75所述的電解加工裝置，其特征在于上述流體是超純水、純水、電導(dǎo)率為500μs/cm以下的液體或電解液。
81.如權(quán)利要求75所述的電解加工裝置，其特征在于具有流體吸引部，以便吸引由互相鄰接的上述隔板進(jìn)行隔離的區(qū)域內(nèi)流過的流體。
82.一種電解加工裝置，其特征在于具有電極部，布置了多個電極，保持部，保持被加工物，使其與上述電極自如地接觸或非常接近；以及電源，連接到上述電極部的各電極，在上述多個電極之間，布置了與上述被加工物的表面相接觸的接觸部件。
83.一種電解加工方法，其特征在于具有以下步驟布置加工電極和供電電極；在上述加工電極和上述供電電極之間加電壓；使被加工物與上述加工電極進(jìn)行接觸或者接近；利用隔板至少使上述加工電極和被加工物之間的流體的液流和上述供電電極和被加工物之間的流體的液流局部隔離開來，并且使上述被加工物和上述加工電極進(jìn)行相對運(yùn)動來對上述被加工物的表面進(jìn)行加工。
84.如權(quán)利要求83所述的電解加工方法，其特征在于在上述被加工物和上述加工電極或上述供電電極的至少一個之間布置離子交換體。
全文摘要
提供一種例如能省略CMP處理本身，或者既能盡量減小CMP處理的負(fù)荷、又能把設(shè)置在基片表面上的導(dǎo)電性材料加工成平整狀態(tài)，并且還能除去(清洗)附著在基片等被加工物的表面上的附著物的電解加工裝置，其特征在于具有電極部，并列地布置了多個電極部件，電極部件包括電極和對電極的表面進(jìn)行覆蓋的離子交換體；保持部，保持被加工物，使被加工物與電極部件的離子交換體自如接觸或接近；以及電源，連接到電極部的各電極部件的電極，電極部件的離子交換體具有表面平滑性良好的離子交換體、以及離子交換容量大的離子交換體。
文檔編號C25F3/00GK1656257SQ0381196
公開日2005年8月17日 申請日期2003年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月25日
發(fā)明者鍋谷治, 粂川正行, 安田穗積, 小畠嚴(yán)貴, 飯泉健, 高田暢行, 深谷孝一 申請人:株式會社荏原制作所